[3. OSI 2 Layer]

OSI 2 Layer (Data-Link)

 

 

ㄱ. 데이터 링크 계층 정의

 

▶물리 계층에서 사용되는 전송 매체를 이용하여 통신기기 사이의 연결 및 데이터 전송기능과 관리를 규정한다.

->물리적으로 연결되어 있는 호스트끼리의 통신을 담당한다.

 

▶MAC 주소 , 네트워크 토폴로지 , 회선 사용규칙 , 오류검출 , 프레임 , 흐름제어 등을 관리한다.

-> 흐름제어는 통신속도가 처리능력을 초과하지 않도록 조정하는 것.

 

▶데이터 링크 계층은 데이터를 전송하는 단위로 분할하는 기능 , 전송단위의 순서 제어 기능 , 에러 제어기능 ,

데이터 흐름제어기능 등이 포함되어 있다.

 

▶각 네트워크 인터페이스의 MAC 주소를 정의한다.

-> 2계층 에서는 MAC 주소를 통해서 통신한다. 

 

▶1계층에서 2계층으로 데이터가 전송될 떄 , 2계층에서는 1계층에서 받은 2진수 비트 데이터를

프레임 이라는 논리적 단위로 구성한다.

 

 

▶1계층의 물리적인 연결을 통해 보다 신뢰성 있는 데이터 전송 수단을 제공한다.

->노드 대 노드로 전달한다.

 

 

 

ㄴ. 프레임 (Frame)이란?

 

▶데이터 링크 계층의 데이터 단위.

 

▶상위계층으로 부터 전송단위를 받아들이고 주소나 다른 제어정보와 같은 의미있는 비트들은

헤더의 시작과 끝 부분에 추가 시키며 이러한 추가적인 정보를 프레임이라고 한다.

 

▶ping을 통해서 3계층 ICMP 프로토콜을 이용하면 프레임은 상위 계층에서 받아온 전송단위와 프로토콜등을 알려준다.

 

 

 

ㄷ. 데이터 링크 계층 대표 장비

 

브리지 (Bridge)

 

▶두 개의 근거리통신망(LAN)을 상호 접속 해주는 통신망 연결 장치.

 

▶리피터와는 달리 통신량 조정이 가능하여 다른 통신망으로 데이터가 유출되지 않도록 데이터의 흐름을 제어.

 

▶이더넷(Ethernet)과 토큰 링(Token-Ring)같은 서로 다른 통신망 구조의 통신망을 연결할 떄 사용.

->스위치도 같은 역할을 수행한다.

 

▶로컬(Local)브리지와 원격(Remote)브리지로 구분한다.

 

1)로컬 브리지

 

- 동일지역 내에서 다수의 LAN을 서로 연결할 떄 사용.

 

2)원격 브리지

 

- LAN과 광역통신망(WAN)을 연결할 떄 사용.

 

 

스위치

 

▶사용 용도는 브리지와 거의 비슷하지만 몇몇 기능과 전송 방식이 다르다.

 

▶차이점

 

▶전송 방식

 

(1) Cut-Through

 

- Cut Through 방식이란 스위칭 시스템에서 수신된 패킷의 헤더 부분만 검사하여 이를 곧바로 스위칭 하는 방식.

 

- 즉 , 전송되는 프레임 전체가 수신되기 전에 헤더 내의 목적지 주소만을 보고서 판단 후 곧바로 해당 출력포트에 전송.

 

- 기존에는 수신지 네트워크까지 도달하기 위해선 복수개의 라우터를 경유(멀티 홉)하게 되는데 , Cut Through 방식을

사용하면 복수개의 라우터를 경유하지 않고 직접 송수신지 사이에 통신용 컷 스루 경로를 확립하게 되어 , 매 홉 마다

라우팅 처리가 필요없이 절감할 수 있게 된다.

 

- 속도가 빠르지만 , 데이터에 대한 안정성을 보장하지 못한다.

 

(2) Fragment-Free

 

- Store-And-Forward 장점 + Cut-Through 장점을 합친 전송 방식.

 

- 처음 프레임이 다 들어올 떄 까지 기다리지 않고(Store-And-Forward 보다 처리속도 빠르다)

처음 512bit만 확인 후 전송 처리한다.(Cut-Through에 비해 에러 감지 능력이 탁월)

 

(3) Store-And-Frame

 

- 들어오는 프레임을 전부 받은 후 , 송수신지 확인 / 에러감지를 확인하고 처리하며 

 에러 발생시 프레임을 버리고 재전송을 요구.

 

- 속도가 다른 전송 방식보다 느리지만 , 에러 감지 및 복구 능력이 탁월하다.

 

- 현재 100mbps 이상의 고속 이더넷이 사용되고 있으므로 , 대부분의 스위칭 장비에서 이 전송 방식을 사용한다.

 

 

 

ㄹ. 스위치와 브리지의 공통점

 

(1) Learning : 학습한다.

 

▶브리지나 스위치는 자신에게 연결된 포트에서 통신을 위해 프레임을 보내면 자신의 MAC 테이블에

해당 포트에 대한 MAC을 저장하여 후에 해당 MAC으로 통신을 요청할 경우 테이블을 참고하여 전송시켜준다.

 

(2) Flooding : 학습한 주소가 아니면 모든 포트를 찾아본다. 

 

▶참고할 MAC이 주소테이블에 없을 경우 MAC 테이블에 있는 것을 제외한 모든 포트에게

찾고있는 MAC에 대한 정보를 전송 후 찾는다. (브로드캐스트)

 

(3) Forwarding : 목적지의 포트로 송신한다.

 

▶Flooding을 통해서 목적지 MAC 을 알았다면 해당 포트로 전송시켜 준다.

 

(4) Filtering : 각종 오류와 이상 상황에 대처한다.

 

▶출발지와 도착지 MAC 주소가 같은 경우 전송시키지 않고 걸러내는 기능을 한다.

 

(5) Aging : 학습 내용을 시간이 지나면 초기화 시킨다.

 

▶MAC 테이블은 설정된 시간 내에 또 다시 통신 연결이 오지 않으면 MAC 테이블에서 제거한다. (기본 300초)

단 , 지워지기전 출발지의 MAC 주소로 프레임이 다시 들어오면 지우지 않고 타이머를 리플레쉬 한다. (재시작)

 

 

 

ㅁ. 프로토콜

 

이더넷 (Ethernet)

 

▶근거리망(LAN)으로 연결시키는 표준 방식이며 , 특징은 CSMA/CD라는 프로토콜을 사용해서 통신을 하는 것이다.

 

 

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)

 

(1) Carrier Sense

 

- 네트워크 자원을 사용하고 있는 PC나 서버가 있는지 신호를 감지하고 통신이 없으면 데이터를 보낸다.

 

- 데이터 충돌이 일어나지 않으면 , 정상적으로 통신이 가능한 것이다.

 

(2) Multiple Access

 

- 두 개 이상의 PC나 서버가 동시에 네트워크 상에 데이터를 보내면 충돌이 발생 했다고 알려준다.

 

- 충돌이 발생 시 , 두 개의 PC는 충돌을 감지하고 , 둘 중 하나의 PC가 재전송을 위해 기다린다.

 

(3) Collision Detection

 

- 이러한 충돌이 일어나지 않도록 충돌을 감지해 준다. (전송속도는 10Mbps 이며 느린편)

 

 

Token Ring

 

▶채널(네트워크 케이블)의 사용권을 균등하게 분배하기 위한 네트워크 구조.

(Star형 Ring Topology 형태이며 토큰 패싱)

 

 

FDDI (Fiber Data Distributed Interface)

 

▶LAN 과 LAN 또는 컴퓨터 간의 연결을 하는 고속 통신망

 

▶지하에 광케이블을 설치한 100Mbps 속도의 LAN 기술.

 

▶FDDI는 두 가지 형태의 광섬유를 사용하는데 , Single-Mode 와 Multi-mode 이다.

 

 

▶Token Ring 보다 성능이 월등하지만 광케이블이라는 것에 있어서 가격이 비싸다.

(이보다 월등한 성능을 자랑하는 ATM도 있다.)

 

 

X.25

 

▶LAN과 LAN 상에서 쓰이는 것으로 WAN 상에서 널리 쓰이는 패킷교환 방식의 프로토콜.

->패킷 교환 방식은 각 교환기(라우터,스위치)들이 분활된 패킷을 처리함으로써 이용률을 향상 , 독점 사용 비효율을 감소.

 

▶비슷한 프로토콜로 Frame-Relay 가 있다.

 

 

PPP

 

▶ISP 연결시에 전용회선을 구축한 뒤 라우터 끼리 WAN 구간에서 PPP나 HDLC 같은 링크 프로토콜을 사용해서 통신.

 

▶두 대의 컴퓨터가 통신 데이터를 송수신 하는데에 사용하는 프로토콜 (일 대 일 통신)