[TCP/IP 그림책] 데이터링크층과 물리층(6장)

[TCP/IP] 데이터링크층과 물리층(6장)

 

 

<데이터 링크층의 역할>

데이터 링크 : 동일한 방법으로 연결된 한 덩어리의 기기

역할 : 데이터 링크 간의 차이를 흡수하고, 네트워크층보다 위에 있는 층이 그 차이를 의식하지 않고 작동할 수 있도록 하는 것

 

프레임(frame) : 데이터에 헤더를 붙인 것

데이터 링크층의 프로토콜 : 데이터 링크 안에서 데이터를 어떻게 주고받을지를 결정하는 것

※ 데이터 링크 내에서 기기를 식별할 필요가 있을 경우 MAC주소를 사용

 

 

<물리층>

데이터 링크 안에서 신호가 흐르고 있는 부분

비트열과 신호의 변환이 발생 / 프로토콜x

 

<데이터 링크를 구성하는 요소>

1) 노드(node)

• 데이터 링크 상에 있는 기기
• ex) 컴퓨터, 라우터

2) 통신매체

• 노드 간을 연결하는 케이블 등
• 케이블의 양끝에는 노드에 접속하기 위한 단자가 붙어있음

  (1) 금속선 케이블(주로 동축 케이블)

• 전압의 변화로 신호를 전달
• 장거리 전송에는 신호를 증폭 및 수정하는 장치(리피터, repeater)가 필요

  (2) 광섬유 케이블(유리)

• 빛의 점멸로 신호를 전달
• 원거리 전송 가능, 주변 전파의 영향을 받지x
• 금속선에 비해 값이 비쌈

  (3) 기타 : 무선

• 케이블을 사용하지 않고 전파나 적외선으로 산호를 전달
• 노드 간의 거리나 장애물, 주변 전파의 영향에 따라 통신할 수 없는 경우o

3) 노드와 통신 매체를 연결하는 기기

• 비트열과 신호를 변환하는 것
• ex) 네트워크 인터페이스 카드(NIC)나 모뎀 등

 

MAC(Media Access Control) 주소

• NIC에 고유한 번호가 할당되어 있는 것, 데이터 링크층에서 이 번호를 사용하여 기기를 정함
• 48 자리 비트열을 8비트씩 :(콜론) or -(하이픈)으로 구분해서 16진수로 나타냄

브로드캐스트(broadcast) MAC 주소

• 같은 데이터 링크 내에 있는 모든 기기에게 보낼 수 있는 MAC 주소
• 모든 비트에 1이 들어가 있는 'ff:ff:ff:ff:ff:ff' 임
• 브로드캐스트 MAC 주소로는 라우터를 넘어갈 수 없음

 

IP 주소를 가지고 상대의 MAC 주소를 조사할 때 ARP(Address Resolution Protocol) 프로토콜을 사용

 

(순서)

1. MAC 주소를 알고 싶은 컴퓨터의 IP 주소를 ARP 패킷에 적고, 브로드 캐스트 MAC 주소 앞으로 보냄

2. 자신의 IP 주소이면 MAC 주소를 적은 ARP 패킷을 보냄

3. 자신의 IP 주소가 아닐시 파기

 

※ ARP 패킷은 데이터 링크층의 프로토콜에서 캡슐화되어 송신됨

 

 

<네트워크의 연결 방법>

 

1) 버스형

• 축이되는 케이블에서 선을 빼서 그 끝에 노드를 연결

 

2) 링형

• 이웃하는 양쪽 노드를 연결하여 링 모양으로 연결
• 링 내에서 노드의 고장이나 케이블의 절단 등이 한 군데라도 일어나면 전체가 통신x

 

3) 스타형

• 하나의 노드를 사이에 두고 다른 노드를 연결
• 중심이 되는 노드가 네트워크를 총괄
• 네트워크를 집중 관리할 수는 있지만 중심이 되는 노드가 고장나면 전체에 영향을 미침

 

4) 망형

• 모든 노드를 일 대 일로 연결
• 일부 케이블이나 노드가 고장나도 그 곳을 피해서 통신을 계속할 수 있음

 

 

<이더넷>

네트워크 상의 모드느 기기에게 신호를 보내고, 해당하는 기기만 받는 방법으로 프레임을 주고 받음

사용하는 케이블이나 통신 속도에 따라 몇 가지 종류가 있음

 

CSMA/CD 방식

- 노드 A 에서 노드 B로 데이터를 송신하는 과정 -

 

1. 송신하기 전에 송진 중인 다른 노드가 없는지 조사함
2. MAC 주소 : b앞으로 데이터를 보냄
3. 자기 앞으로 온 것이 아닐 때는 파기 or 자기 앞으로 온 것일 때는 회수
4. 충동을 감지 했을 경우 조금 있다가 다시 보냄 (동시에 프레임을 보내서 데이터가 충동해서 깨지는 경우)

 

<토큰 링>

 

네트워크 상을 흐르고 있는 토큰(token)이라는 프레임을 사용하여 통신

• 토큰 패싱 방식 : 토큰을 취득한 컴퓨터밖에 송신할 수 없어서 프로임 충돌이 발생x
• IEEE802.5라고도 함

 

1. 송신할 때는 네트워크 상을 흐르고 있는 토큰을 회수함
2. 회수한 토큰에 프로토콜을 추가해서 송신함
3. 보내진 패킷을 일단 받고 자기 앞으로 온 것이 아니면 다시 보냄
4. 송신된 프레임은 수신인에게 전달될 때까지 네트워크 안을 순서대로 흐름
5. MAC 주소를 보고 자기 앞으로 온 것이면 프레임을 복사함
6. 수신측은 받았다는 것을 나타내는 표시(수령 부호)를 트레일러에 적어서 다시 보냄
7. 송신측이 수령 신호가 붙은 패켓을 받으면 토큰만을 송신하고 종료함

 

<기타 데이터 링크>

 

1) FDDI

광섬유 케이블을 사용한 토큰 패싱 방식의 데이터 링크

 

2) 무선랜

전파나 적외선을 사용하여 통신

 

3) 블루투스

2.4GHz대의 전파를 사용하여 통신하기 위한 규격

• 마스터 : 서버에 해당하는 노드로 블루투스 통신을 제어함
• 하나의 마스터는 슬레이브를 7개까지 가질 수 o
• 슬레이브 : 클라이언트에 해당하는 노드로 마스터의 제어를 받으면서 데이터를 주고 받음
• 기지국 : 무선 랜처럼 블루투스를 처리하는 기지국을 두면 인터넷에도 접속할 수 있음

 

PPP(Point-to-Point Protocol)

두 지점 간에 일 대 일 통신을 수행하는 프로토콜

전화선을 사용하여 인터넷에 접속할 때 사용함

1. 통신을 하지 않을 때 상대에게 통신 요청을 보냄
2. 접속할 자격을 가지고 있는 사용자인지 아닌지를 확인(사용자 인증)
3. 통신 조선에 대해 상담함
4. 통신을 시작함

 

PPPoE(PPP over Ethernet)

이더넷 상에 있는 두 대의 컴퓨터 간에 인증을 수행할 수 있도록 한 것

주로 xDSL 이나 CATV 회선을 사용하여 액세스 서버를 경유하여 인터넷에 접속할 때 사용

1. PPPoE로 통신 상대와 연결
2. PPP를 사용하고, 사용자 인증 등을 수행
3. 통신을 시작함

 

<데이터 링크상의 기기>

 

1) 리피터

네트워크상에 신호의 일그러짐을 방지하는 보정 기기

 

2) 브리지

신호의 보정에 덧붙여 서로 다른 두 개의 데이터 링크를 연결하는 기능을 가진 기기

 

3) 허브

네트워크 상에서 케이블을 분기하기 위한 기기

※ 패시브 허브(passive hub) : 신호의 보정, 증폭 기능을 갖고 있지 않은 기기

 

4) 스위칭 허브

수신처의 MAC 주소를 보고 여러 개의 접속처 중에서 특정 노드에만 신호를 보내는 기능을 갖고 있는 허브

※ 일반 허브보다 통과에 시간多

 

 

<arp 명령>

ARP 테이블을 표시하는 명령

arp/cmd창

<windows의 경우 ARP 테이블에 있는 정보>

 

인터페이스 : 사용중인 컴퓨터의 정보

 

(그 아래는 ARP 테이블)

internet Address : IP 주소

Physical Address : MAC 주소

Type : 주소의 저장 형태

• static : 사용 유무에 관계없이 영구적으로 저장됨
• dynamic : 일정 기간 사용하지 않으면 자동으로 삭제됨

 

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참고문서 : TCP IP 그림책