[혼공네트] 2주차 물리 계층과 데이터 링크 계층

 

크아악 일주일 끝날쯤까지 뻐기다가 이제야 책읽고 글을 적게됐다.

이제는 슬슬 일상으로 돌아와야겎다...

 

02-1 확인문제 2번

이더넷프레임 그림의 빈칸에 들어갈 올바른 단어를 채우기

ㄱ

수신지 MAC주소

ㄴ

타입/길이

데이터

ㄷ

ㄱ -> 프리앰블

ㄴ -> 송신지 MAC 주소

ㄷ -> FCS

수신자가 이더넷프레임임을 확인하게 하기 위해 헤더의 맨앞에 프리앰블이 들어간다.

프레임의 필드값으로 FCS에 들어갈 값이 계산되기에 트레일러로 붙는다.

 

02-3 확인문제 4번

CS -> Carrier Sense 캐리어감지. 동일 허브의 다른 호스트가 허브에 송신중인지 체크한다.

MA -> Multi Access.  다중접근. CS가 있음에도 동시에 접근해 충돌이 발생할 수 있다.

CD -> Collision Detection 충돌 검출. MA를 감지하면 다른 호스트에게 알리고 일정시간 지난뒤 재송신한다.

 

 

 

내용정리

02-1 이더넷

이더넷은 유선랜 환경에서 대중적으로 사용된다. 통신매체간 송수신 방법과 규격이 정의된 네트워크 기술.

상위계층으로 받아들인 정보에 헤더와 트레일러를 추가하는 캡슐화를 통해 이더넷 프레임이 만들어지고

이 헤더에는

프리앰블 -> 이더넷 프레임의 시작을 알리는 8바이트정보. 이를통해 수신자는 이더넷 프레임을 받음을 알아차리고

송수신자간 동기화가 되게 한다.

송수신자 MAC address -> 네트워크 인터페이스마다 부여되는 고유주소 (NIC(랜카드))에 부여됨

프로토콜 타입과 프레임의길이가 있으며

 

트레일러에는 오류검출을 의한 값이 들어간다(FCS) -> 송신시 프리앰블 제외 필드값으로 CRC 값 계산

그 값을 FCS에 명시하고 수신 프레임에서 CRC를 새로 검사하고 FCS와 대조해 에러검출.

 

02-3 허브

물리계층의 네트워크장비 허브.

물리계층에서는 주소개념이 없기에 허브에서는 판단을 하지 않고 그저 매체간 연결과 송수신이 이뤄짐.

 

전달받은 신호를 다른 모든 포트로 그대로 다시 내보내는데, 신호를 받은 호스트는 패킷의 MAC 주소를 확인후

자신에게 온 것이 아니면 폐기하기에 통신에 낭비가 생기게된다.

 

반이중 모드 통신을 하기에 무전기처럼 일방통행으로 통신이 이루어지기에 한 호스트가 허브에 송신하면

다른 호스트는 기다려야 하지만. 동시에 두 호스트가 송신하게 되면 충돌이 발생한다.

한 허브에 속한 모든 호스트는 충돌이 발생할 수 있는 영역인 콜리전 도메인으로 엮이게되는데

이 충돌을 막기위해 CSMA/CD 프로토콜을 사용한다.

1.호스트에서 송신하기 전 다른 호스트에서 허브로 송신중인지 체크한다 (Carrier Sense)

2.이를 함에도 두개 이상 호스트가 동시에 사용시 충돌이 발생한다 (Multi Access)

3.충돌발생시 이를 검출해 전송이 중단되고 이를 검출한 호스트는 다른 모든 호스트에 알린다.

그 후 일정시간 지난 뒤 재전송한다 (Collision detection)

 

02-4 스위치

데이터링크 계층의 네트워크장비인 스위치. 이제부터는 주소의 개념이 들어가 원하는 포트로 보낼 수 있다.

스위치는 통신 과정을 지켜보며 각 포트에 연결된 기기의 MAC 주소를 학습할 수 있다.

주소록인 MAC 주소 테이블에 저장하게되는데

 

호스트 A B C D 가 있고 A가 C에게 전송하고 싶은 상황일 때, A는 C에게 전송하기 위해

일단은 중간에 있는 스위치로 전송하게 될 것이다. 스위치는 그 신호를 통해 A가 몇번 포트에 있는지 저장한다.

그리고 C를 찾기 위해 나머지 모든 포트에 전송하는 플러딩을 진행한다.

그럼 B와 D는 자신에게 온것이 아님을 알고 폐기할 것이고 C는 응답을 보낼것이다.

이 응답으로 C의 포트도 찾게된다.

이제 스위치는 A와 C의 주소와 포트를 연결한 정보를 갖고 있기에 해당 호스트에게 전송할 때에는

다른 포트를 막고 해당 포트에만 전송하는 필터링을 거치고

그 포트로 전송해주는 포워딩을 할 것이다.

너무 오랫동안 해당 테이블 포트에서 전송이 이루어지지 않는다면 삭제하는 에이징도 진행한다.

 

하지만 이러한 포워딩을 스위치에 연결된 모든 기기에게 하기에는 비효율적일 상황이 생길 것이다.

그를 위해 한 스위치를 논리적으로 여러 구역으로 나누는 VLAN기능을 스위치에서 사용할 수 있다.

포트를 기반으로 n번부터 m번까지의 포트는 VLAN 몇번으로 지정하는 포트 기반 방식과

MAC address를 기반으로 VLAN을 나누는 방법이 있다.

포트수가 부족하다면 물리적으로 스위치를 추가해서 각 스위치를 트렁크포트로 연결해서

포트의 수를 늘려서 활용할 수 있다.

물리적으로 다른 스위치끼리도 VLAN을 공유하게 하기 위해 헤더에 VLAN 태그를 포함하는

확장된 이더넷 프레임 규격도 존재함.