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[네트워크] 02 물리 계층과 데이터 링크 계층 / 혼자 공부하는 네트워크 서적 스터디

joy_95 2025. 2. 9. 13:19

1. 이더넷

이더넷이란?

물리계층과 데이터 링크계층에서 네트워크 통신을 하기위한 케이블 규격 및 송수신되는 정보의 프레임을 정의한 표준.

 

이더넷 프레임

데이터 링크계층에서는 LAN 내에서 송수신지를 특정하고 정보를 전달할 수 있다.

이때 이더넷 프레임이라는 형식을 통해 정보를 송수신한다.

 

이더넷 프레임 헤더는 프리앰블, 수신지 MAC 주소, 송신지 MAC 주소, 타입 등으로 구성된다.

 

MAC 주소

  • 기기마다 부여되는 물리적 주소
  • LAN 내의 송수신지를 특정할 수 있다.
  • 보통 NIC(Network Interface Controller)라는 장치가 담당.

 

 

 

2. NIC와 케이블

NIC

  • 다양한 명칭
    • 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, LAN 카드, 네트워크 카드, 이더넷 카드
  • 역할
    • 신호 변환 : LAN 선을 통해 전달받은 신호를 0 1 디지털 신호로 변환 (물리 계층)
    • 프레임 수신 및 전송 : MAC 주소 확인 및 상위 계층으로 이더넷 프레임으로 캡슐화하여 전달. (데이터 링크 계층)
    • 에러 검출 및 수정 : FCS 값을 확인하여 오류 검출

 

 

 

3. 허브

허브

  • 여러 대의 호스트를 연결하는 물리 계층의 장치
  • 특징
    • 전달받은 신호를 다른 포트에 모두 전달한다. 물리계층에서는 주소 개념이 없기 때문이다.
    • 반이중 모드로 통신한다. 1차선이라 송신하는 동안에는 수신하지 못한다.
  • 콜리전 도메인
    • 콜리전 : 2개 이상의 호스트가 동시에 허브에 신호를 보내서 충돌하는 것
    • 콜리전 도메인 : 충돌이 발생할 수 있는 영역

CSMA/CM

반이중 이더넷 네트워크에서 충돌을 방지하는 대표적인 프로토콜

  1. 캐리어 감지(Carrier Sense) : 현재 네트워크상에서 전송중이 있는지 확인
  2. 다중 접근(Multiple Access) : 캐리어 감지 중 동시에 네트워크에 접근하려는 상황
  3. 충돌 검출(Collision Detection) : 충돌이 검출되면 임의의 시간 대기 후 재전송

 

 4. 스위치

 스위치

데이터 링크 계층의 네트워크 장비로 2계층에서 사용한다 하여 L2 스위치라고도 부른다.

허브, CSMA/CM에서 콜리전 도메인이 존재하는 근본적인 이유는 반이중 모드이기 때문인데 이러한 문제를 해결한 장치.

  • 특정 MAC 주소를 학습해서 해당 호스트에만 프레임을 전달할 수 있다.
  • 전이중 모드 통신을 지원한다.

MAC 주소 학습

  1. 플러딩 : MAC 주소 테이블에 학습하기 전 허브처럼 전체 포트에 프레임을 전달하여 수신지 MAC 주소를 알아내는 것.
  2. 필터링 : 수신지 MAC 주소 외에는 프레임을 보내지 않고 필터링
  3. 포워딩 : 수신지 MAC 주소로 프레임을 내보내는 것.
  4. 에이징 : 참조하지 않는 MAC 주소를 테이블에서 삭제하는 것.

VLAN

한 대의 스위치로 가상의 LAN을 만드는 것. 

스위치도 MAC 주소를 학습할 때 브로드캐스팅이 일어나기 때문에 포트가 많을수록 성능적으로 불리하다.

  • 포트 기반 VLAN : 스위치의 포트가 VLAN을 결정하는 방식
  • MAC 기반 VLAN : MAC 주소로 호스트가 속할 VLAN을 결정하는 방식

 

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