제 6장 데이터 링크층과 물리층

TCP/IP가 보이는 그림책이라는 책을 통해서 정리한 내용

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데이터 링크층의 역할

※ 데이터 링크 - 동일한 방법으로 연결된 한 덩어리의 기기

- 네트워크 간의 차이를 흡수한다.

- 네트워크층과 물리층의 중개자 역할을 한다.

( 데이터 링크층에서는 프레임(데이터 링크층에서 데이터에 헤더를 붙인 것)을 비트열로 바꾼다. 또한 물리층에서 온 비트열을 프레임으로 바꾼다.)

데이터 링크층과 물리층

물리층 - 데이터 링크층에서 온 비트열을 통신 매체에 맞춘 신호로 변환하여 케이블 등의 통신 매체를 통해 신호를 수신측으로 전달한다. 그리고 수신측에서는 전달받은 신호를 비트열로 변환하여 데이터 링크층에게 전달.

※ 물리층은 데이터 링크층과 일체가 되어 통신을 유지한다.

데이터 링크를 구성하는 요소

- 노드 : 데이터 링크 상에 있는 기기를 뜻한다. 컴퓨터나 라우터 등을 가리킨다.

- 통신 매체 : 노드 간을 연결하는 케이블 등을 말한다.

· 금속선 케이블(주로 동축 케이블) : 전압의 변화로 신호를 전달, 파형이 일그러지기 쉬우므로 장거리 전송에는 신호를 증폭 및 수정하는 장치인 리피터(repeater)가 필요하다.

· 광섬유 케이블(유리) : 빛의 점멸로 신호를 전달한고 원거리 전송이 가능. 주변 전파의 영향을 받지 않는다.

· 기타(무선) : 케이블을 사용하지 않고 전파나 적외선으로 신호를 전달, 노드 간의 거리나 장애물, 주변 전파의 영향에 따라 통신할 수 없는 경우도 있다.

노드와 통신 매체를 연결하는 기기 - 비트열과 신호를 변환하는 것으로, 네트워크 인터페이스 카드(NIC)나 모뎀 등이 있다.

네트워크로 가는 현관

컴퓨터에서 네트워크로 가는 현관문이 되는 것이 바로 네트워크 인터페이스 카드(NIC)라는 기기이다.

NIC은 비트열을 신호로 바꾸거나 신호를 비트열로 바꿔주는 역할을 한다.

NIC에는 MAC(Media Access Control)주소라는 고유한 번호가 할당되어 있으며 데이터 링크층에서는 이 번호를 사용하여 기기를 정한다.

※ MAC주소는 48자리 비트열을 8비트씩 :(콜론) 또는 -(하이픈)으로 구분해서 16진수로 나타낸다. 헤더 식별자(1~24비트) 제조회사를 식별하는 번호이다. 노드 번호(25~48비트) 기기를 식별하는 번호이다.

네트워크 층에 IP = 데이터 링크 MAC을 비슷한 느낌(개념)이라고 생각하자.

MAC 주소를 조사 

브로드캐스트 MAC 주소 - 같은 데이터 링크 내에 있는 모든 기기에게 보낼 수 있는 MAC 주소를 브로드캐스트(broadcast)MAC 주소라고 한다. 브로드캐스트 MAC주소는 모든 비트에 1이 들어가 있는 'ff:ff:ff:ff:ff:ff'이다. 

수신인의 MAC 주소를 조사

IP주소를 가지고 상대의 MAC주소를 조사할 때는 ARP(Address Resolution Protocol)프로토콜을 사용한다.

arp프로토콜에 대한 자세한 내용

( 1 - http://www.joinc.co.kr/w/man/12/ARP

  2 - http://itddong.tistory.com/entry/ARPAddress-Resolution-Protocol )

네트워크의 연결 방법

1. 버스형

축이 되는 케이블에서 선을 빼서 그 끝에 노드를 연결한다.

2. 링형

노드도 경로의 일부가 된다. 링 내에서 노드의 고장이나 케이블의 절단 등이 한 군데라도 일어나면 전체가 통신할 수 없게 된다.

3. 스타형

하나의 노드(일반적으로는 허브)를 사이에 두고 다른 노드를 연결한 형태. 네트워크를 집중 관리할 수 있지만 , 중심이 되는 노드가 고장나면 전체에 영향을 미친다.

4. 망형

모든 노드를 일 대 일로 연결한다. 일부 케이블이나 노드가 고장나도 그 곳을 피해서 통신을 계속할 수 있다.

이더넷(ethernet) - 네트워크 상의 모든 기기에게 신호를 보내고, 해당하는 기기만 받는 방법으로 프레임을 주고받는다. 사용하는 케이블이나 통신 속도에 따라 몇 가지 종류가 있다.

이더넷에 대한 자세한 내용

( 1 - http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=llyysoo&logNo=80051475517

  2 - http://mr-zero.tistory.com/38 )

토큰 링

네트워크 상을 흐르고 있는 토큰(token)이라는 프레임을 사용하여 통신한다. 토큰을 취득한 컴퓨터밖에 송신할 수 없으므로, 프레임 충돌이 발생하지 않는다 이런 통신 방법을 토큰 패싱(token passing)방식이라고 한다.

토큰에 대한 자세한 내용

( 1 - http://dupont3031.tistory.com/entry/%EC%9D%B4%EB%8D%94%EB%84%B7Ethernet-%ED%86%A0%ED%81%B0%EB%A7%81TokenRing 

  2 - http://slideplayer.com/slide/7973828/ )

기타 데이터 링크 

FDDI(Fiber Distributed Data Interface), 무선 랜, 블루투스

PPP(Point-to-Point Protocol) - 두 지점 간에 일 대 일 통신을 수행하는 프로토콜이다.

1. 통신을 하지 않을 때 상대에게 통신 요청을 보낸다.

2. 접속할 자격을 가지고 있는 사용자인지 아닌지를 확인한다.(사용자 인증)

3. 통신 조건에 대해 상담한다.

4. 통신을 시작한다.

PPP는 주로 전화선을 사용하여 인터넷에 접속할 때 사용한다. 아날로그 회선이 아니라 디지털 회선인 ISDN(Integrated Services Digital Network)을 사용할 수도 있다.

PPPoE(PPP over Ethernet) - 이더넷 상에 있는 두 대의 컴퓨터 간에 인증을 수행할 수 있도록 한 것이다. 주로 xDSL이나 CATV회선을 사용하여 액세스 서버를 경유하여 인터넷에 접속할 때 사용한다.

1. PPPoE로 통신 상대와 연결한다.

2. PPP를 사용하고, 사용자 인증 등을 수행한다.

3. 통신을 시작한다.

데이터 링크상의 기기

통신 매체나 주위 환경, 통신 거리 등의 영향을 받아서 신호가 약해지는 경우가 있다. 약해짐이 심해지는 경우에는 0인지 1인지를 판단할 수 없게 되는데 이러한 것을 방지하는 기기를 리피터(repeater)라고 한다.

서로 다른 두 개의 데이터 링크를 연결하는 기능을 가진 기기를 브리지(bridge)라고 한다.

네트워크 상에서 케이블을 분기하기 위한 기기를 허브(hub)라고 한다. 

※ 하나의 신호를 여러 개의 케이블로 보내기 위해 신호를 증폭할 필요가 있다는 점에서 리피터의 역할도 갖고 있다.

※ 신호의 보정, 증폭 기능을 갖고 있지 않은 패시브 허브(passive hub)라는 기기도 있다.

수신처의 MAC 주소를 보고 특정 노드에만 신호를 보내는 기능을 갖고 있는 허브를 스위칭 허브(switching hub)라고 한다.

※ 수신처를 확인하고 갈 곳을 배당하기 때문에 일반 허브보다 통과에 시간이 걸린다.

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오타가 많이 있을 수도 있고 잘못된 정보가 있을 수 있으므로 날카로운 지적을 해주신다면 달게 받겠습니다.