[Network] 네트워크 기초 2 : 데이터 링크 계층

🖥 OSI 2계층 : 데이터링크 계층

📍 데이터 링크 계층의 역할과 기능에 대해서 알아본다.

📍 데이터 링크 계층에서 나오는 기본적인 용어에 대해 정리한다. 

🖥 들어가기

📍 데이터 링크 계층은 LAN에서 데이터를 정상적으로 주고받기 위해 필요한 계층

📍 용어 정리

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🖥 데이터링크 계층의 역할

네트워크 장비 간에 신호를 주고받는 규칙을 정한다. 일반적으로 많이 사용하는 규칙을 "이더넷"이라고 한다.

 

🖥  CSMA/CD

Q. 데이터를 주고 받으려면 어떤 규칙이 필요할까? 

우리가 대화할 때를 생각해보자.

친구들과 동시에 말을 하면 대화가 되지 않을 뿐더러 말도 전달되지 않는다.

한 사람이 먼저 이야기하면 다른 사람은 기다렸다가 말을 해야하고, 데이터 전송도 마찬가지이다.

여러 대의 컴퓨터가 데이터를 동시에 전송하면 충돌이 나기에 기다렸다가 데이터를 보내는 방식이 있다.

 

이를 CSMA/CD 라고 한다.

• CS : 데이터를 보내려고 하는 컴퓨터가 케이블에 신호가 흐르고 있는지 아닌지를 확인
• MA : 케이블에 데이터가 흐르고 있지 않다면 데이터를 보냄
• CD : 충돌 발생 확인

(현재는 CSMA/CD는 많이 사용하지 않고 스위치 장비가 이를 대신한다고 한다.)

 

🖥  데이터 전송자는 "누구"(목적지)를 어떻게 구분할 수 있을까?

컴퓨터는 만들어질 때 고유의 번호인 MAC 주소를 부여받는다. (우리나라 사람들은 주민번호가 있는 것처럼)

해당 MAC주소는 전세계 유일한 중복이 있지 않는 번호이다. 

 

🖥  데이터가 충돌하지 않는 구조

데이터 전송방식에는 "전이중 통신 방식"과 "반이중 통신 방식"이 있다. 

1) 전이중 통신 방식 : 데이터의 송수신을 동시에 통신하는 방식

> 송신과 수신을 동시에 진행할 수 있도록 회선이 2개 존재한다.

 

2) 반이중 통신 방식 : 회선 하나로 송신과 수신을 번갈아가면서 통신하는 방식

> 송수신을 하나의 회선으로 함께 진행하기 때문에 충돌이 발생할 수 있다.

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🫐 허브

아래 그림과 같은 장비를 허브라고 하며, 데이터를 보내면 모든 포트에게 전송한다는 특징이 있다.

그렇다면 하나의 컴퓨터에서 데이터를 전송한다면 포트에 연결된 모든 컴퓨터가 데이터를 받을까?

그건 아니다. 데이터를 전송할 때 목적지 정보를 추가한다면 해당 목적지의 컴퓨터만 데이터를 받는다.

이미지 링크 : https://www.coupang.com/vp/products/1309953132?itemId=2326493836&vendorItemId=70323121961&src=1042503&spec=10304991&addtag=400&ctag=1309953132&lptag=10304991I2326493836&itime=20230118003056&pageType=PRODUCT&pageValue=1309953132&wPcid=39894349452382971257807&wRef=&wTime=20230118003056&redirect=landing&gclid=Cj0KCQiAq5meBhCyARIsAJrtdr7PpTm5GppcUMtisk3GZYyv-VCesfd5oF_57AYi-fXSVAe_BH2WDCoaAkOpEALw_wcB&campaignid=18855706695&adgroupid=&isAddedCart=

 

🫐 스위치

요즘은 허브 대신 스위치를 많이 사용한다고 한다. 뭐가 더 좋은걸까?

스위치에는 MAC 주소 테이블이 존재하여 허브처럼 모든 포트에 데이터를 전송하지 않아도 된다.

(Hash table 이라고 생각하면 좋을듯)

또한, 전이중 통신 방식을 사용하여 데이터 충돌의 위험도 없다. 

 

 

🫐 ARP(Address Resolution Protocol) 

목적지 컴퓨터의 IP 주소를 통해 MAC주소를 찾기 위한 프로토콜

 

👀  ARP 요청

• 출발지 컴퓨터가 목적지 컴퓨터의 MAC주소를 모르면, 네트워크에 브로드캐스트를 하는 요청

👀 ARP 응답

• 고정IP를 가진 컴퓨터는 MAC주소를 응답으로 보냄 

👀 ARP 테이블

• 출발지 컴퓨터에서 MAC주소와 IP 주소의 매핑 정보를 메모리에 보관하는 테이블
• 해당 데이터는 캐시를 통해 TTL 관리

👀 ARP 캐시 내용

 

📗 참고자료

1) 도서 : 모두의 네트워크 책