[04] 데이터 링크 계층, MAC 주소로 통신 하는 단계

 

모두의 네트워크

[모두의 네트워크]는 이제 막 네트워크를 공부하기 시작했거나 공부해야겠다고 마음먹은 초급자를 대상으로 한 입문서다. 네트워크의 개념, 비트, 바이트부터 OSI 계층, 무선 랜 구조까지 160개의 일러스트와 유쾌한 캐릭터들의 대화로 설명해 그림책을 읽듯 쉽고 재미있게 네트워크 관련 지식을 익힐 수 있다. [모두의 네트워크]로 누구나 쉽게 네트워크를 익혀 보자!

저자

미즈구치 카츠야

출판

길벗

출판일

2018.06.30

 

이 글은 위의 책을 읽으며 제 생각과 함께 정리하는 내용입니다. 

 

전송 방향에 따른 통신 방식

3 가지 종류가 있다.

• 단방향 통신
  한쪽에서는 송신만, 반대편은 수신만 가능하다.
  ex) TV, 라디오
  
  
• 양방향 통신(반이중 방식, 하프 듀플렉스)
  하나의 통신선에서 송,수신이 가능하다.
  하지만 한쪽이 송신중이면 반대편은 수신만 가능하다. 
  ex) 더미 허브
  
  
• 양방향 통신(전이중 통신, 풀 듀플렉스)
  하나의 통신선에서 송,수신이 가능하다.
  한쪽이 송신중이더라도 반대편이 송신이 가능하다, 수신도 마찬가지
  ex) 스위칭 허브

 

데이터 링크 계층

데이터 링크 계층의 특징은 크게 2가지다.

• 데이터 전송에 있어서 오류를 탐지하고 수정한다.
• 각 장치를 식별하기 위해 MAC주소로 이루어진 주소 체계를 관리한다. 

 

오류 관리 방식

데이터링크 계층에서 오류를 관리하는데  3 가지 방식이 있다.

• 1. 회선 제어 (동시에 말하는 것 방지)
  하나의 회선을 여러 기기가 공유할때 일어나는 충돌에 관한 회피 방법이다.
  해당 방법은 3가지 신호(ENQ, EOT, ACK)를 사용하여 서로 확인하고 보내자! 라는 방식이다.
  
  
  ENQ : 데이터 보낼거다! | ACK : 보내도 된다! | EOT : 통신 끊을게!

• 2. 흐름 제어
  데이터 처리 속도 차이를 해결하기 위한 방법이다.
  만약 슈퍼 양자 컴퓨터에서 내 컴퓨터로 데이터를 계속 보낸다면, 내 컴퓨터에서는 들어오는 데이터를 처리하기도 전에 데이터가 쏟아져 올것이다;;
  그래서 내가 데이터를 처리하면 ACK신호를 줄테니까 그 전까지 데이터 전송하지마! 라는 방식을 사용하여 데이터의 처리 속를 제어하는 방법이다.
  
  
• 3. 오류 제어
  • 패리티 검사
    패리티 검사는 서로 통신하려는 최종 데이터의 1의 개수가 짝수인지, 홀수인지 미리 약속하고,
    그에 맞게 남은 비트에 비트를 채워 보낸다.
    그러면 받는 쪽에서 1이 약속한 개수가 맞는지로 정확성을 확인하는 방식이다.
  • CRC
    데이터를 보낼 때 검사용 숫자를 같이 붙여 보내고, 받는 쪽에서 같은 규칙으로 다시 계산해서 값이 맞는지 비교함으로써 데이터의 오류 검출 방식.

 

이더넷

이더넷은 여러 프로토콜이 합쳐진 하나의 집합체이다! 현재까지도 LAN, WAN, 인터넷 등 대부분의 네트워크 환경에서 사용되고 있다!

태초에 허브를 사용하고 있었을 때, 전에 배워서 알다싶이 허브는 신호가 들어올때 신호를 내보내면 충돌이 일어났었다..

그래서 이더넷은 전류의 강도를 확인하여 케이블이 사용중인지 확인하는 CSMA/CD 프로토콜을 사용했었다.

 

하지만 현재는 스위치라는 장비가 그 역할을 대신해주고 있어 사용되지 않는다!

 

데이터 링크 계층에서 일어나는 일

우리가 데이터를 보낸다면 7계층부터 시작하여 언젠간 2계층에 도달할 것이다.

그럼 2계층에서는 크게 두 가지를 넣는데, 첫 번째로 내 컴퓨터와 목적지의 MAC주소를 헤더에 넣는다.

근데 내 MAC주소는 알수있지만 상대편 주소는 어떻게 알까?

이때 많이 사용하는 것이 ARP라는 프로토콜이다. 이런 마술이 어떻게 이뤄지는가 하면... 그냥 한 명씩 다 물어보면 된다ㅎ...

 

여기서 중요한 건 해당 방법은 MAC 주소는 LAN환경에서만 유효하다는 것이다.

그러니까 내가 사무실 옆자리에 있는 동료의 컴퓨터에 연결할 때는 MAC주소를 알아내야하지만,
내가 유튜브 서버에 접근하기 위해 유튜브 서버컴의 MAC주소를 알 필요는 없단 뜻이다!

그럼 WAN 환경의 목적지 MAC주소에는 어떤걸 찍냐? 바로 LAN환경에서 WAN환경으로 나가는 출입구인 스위치나 라우터의 MAC주소를 작성하게 된다.

 

어디에 사용?

 

1계층에서 온 데이터가 2계층으로 넘어가면 2계층에서는 이 데이터(bit)에 헤더와 트레일러를 붙입니다.

붙이는 헤더에  송신자의 MAC주소, 수신자의 MAC주소가 구성되어 있습니다.

추가로 헤더에 IP의 프로토콜의 유형이 들어갑니다. (IPv4, IPv6, ARP)

 

 

스위치(스위칭 허브) 더 알아보기

스위치(닌텐도 아님)는 장치의 연결하여 데이터를 공유하는 것 외에 또 다른 기능이 있다!

바로 스위치에 연결된 장치들의 MAC주소를 관리하는 것인데, 해당 주소들은 테이블 형태로 관리되어진다.

 

근데 스위치가 연결만 한다고 해서 MAC주소를 알 수 있지는 않고, 한 번씩 요청을 해야한다.

스위치가 연결된 컴퓨터에게 MAC주소를 구걸하면 연결 된 컴퓨터 쪽에서 MAC주소를 전달하는 방식이며,

이를 플러딩 이라고 한다.

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용어 정리

 

데이터 링크 계층 :데이터 전송에 있어서 오류를 감지, 수정하는 계층

 

프레임 : 데이터 링크 계층에서 사용하는 데이터 단위, 다른 계층과 달리 데이터구조에 트레일러가 추가적으로 있다.

 

트레일러 : 전달한 데이터에 오류가 없는지 검출하기 위한 용도로 사용되는 데이터

 

CSMA/CD : 전류의 강도를 확인해 케이블이 사용 중인지 확인하는 방식

케이블이 사용 가능한지 확인하고 사용 가능하면 전송, 아니면 대기 (눈치 게임)

 

ARP : IP주소와 MAC주소를 매핑하기 위한 프로토콜

 

이더넷 : 허브나 스위치에 여러 컴퓨터를 연결한 형태의 LAN