챕터 02 물리 계층과 데이터 링크 계층 - 이더넷

Chapter 02 물리 계층과 데이터 링크 계층

 

02-1 이더넷

이더넷은 현대 LAN, 특히 유선 LAN에서 대중적으로 사용되는 기술

컴퓨터끼리 정보를 주고받으려면 케이블과 같은 통신 매체가 필요하고 통신 매체를 통해 정보를 송수신하는 방법이 정해져 있어야 한다

이더넷은 통신 매체의 규격들과 송수신되는 프레임의 형태, 프레임을 주고 받는 방법 등이 정의된 네트워크 기술

 

물리 계층, 데이터 링크 계층은 이더넷이라는 공통 기술을 사용 

• 물리 계층에서 사용되는 케이블 = 이더넷 규격을 따름
• 데이터 링크 계층에서 주고받는 프레임 = 이더넷 프레임의 형식을 따름

 

이더넷 표준

IEEE 802.3 이더넷 관련 표준 규격들의 집합

뒤에 알파벳을 표기하여 특정 버전을 나타냄 (예: IEEE 802.3u 등)

이더넷 표준에 따라 지원되는 네트워크 장비, 통신 매체의 종류와 전송 속도 등이 달라질 수 있음

통신 매체 표기 형태

특정 이더넷 표준 규격에 따라 구현된 통신 매체를 지칭할 때 사용하는 방법

1) 전송 속도

• 숫자만 표기 = Mbps
• 뒤에 G 있음 = Gbps

2) BASE

베이드밴드의 약자로 변조 타입을 의미

변조 타입: 비트 신호로 변환된 데이터를 통신 매체로 전송하는 방법

3) 추가 특성

통신 매체의 특성을 명시

• 전송 가능한 최대 거리
• 물리 계층 인코딩 = 데이터가 비트 신호로 변환되는 방식
• 레인 수 = 비트 신호를 옮길 수 있는 전송로 수
• 통신 매체 종류

통신 매체 종류

통신 매체의 종류	케이블 종류
C	동축 케이블
T	트위스티드 페어 케이블
S	단파장 광섬유 케이블
L	장파장 광섬유 케이블

이더넷 프레임

현대 유선 LAN 환경은 대부분 이더넷 기반이므로 호스트가 데이터 링크 계층에서 주고 받는 프레임 형식도 정해져 있음

 = 이더넷 네트워크에서 주고 받는 이더넷 프레임 형식은 정해져 있음

이더넷 프레임은 캡슐화 과정을 통해 만들어지고 수신지에서는 역캑슐화 과정을 거친다

 

 

<이더넷 프레임 - 헤더>

프리앰블:

• 이더넷 프레임의 시작을 알리는 8바이트(64비트)
• 수신지는 이 프리앰블을 통해 이더넷 프레임이 오고 있는 것을 감지 
• 송수신지 간의 동기화를 위해 사용되는 정보

 

수신지 MAC 주소와 송신지 MAC 주소:

• 물리적 주소라고도 불림
• MAC 주소는 네트워크 인터페이스마다 부여되는 6바이트(48비트) 주소로 LAN 내의 송수신지를 특정할 수 있음
• MAC 주소는 일반적으로 고유하고 변경되지 않는 주소기 때문에 동일 네트워크 내에서 송수신지를 특정할 수 있음
• NIC 장치가 네트워크 인터페이스 역할을 담당하고, NIC 장치가 여러 개면 MAC 주소도 여러 개일 수 있음

 

타입 / 길이:

• 필드에 명시된 크기가 1500 이하일 경우에는 프레임의 크기(길이)를 나타내는 데 사용되고
• 1536 이상일 경우에는 타입을 나타내는 데 사용
• 타입(이더타입):
  • 어떤 정보를 캡슐화했는지를 나타내는 정보
  • 대표적으로 상위 계층에서 사용된 프로토콜의 이름을 명시

 

<이더넷 프레임 - 페이로드>

 

데이터:

• 상위 계층에서 전달 받거나 상위 계층으로 전달해야할 내용
• 네트워크 계층의 데이터와 헤더를 합친 PDU가 이곳에 포함됨
• 최대 크기는 1500바이트로, 반드시 일정 크기(46바이트 이상)여야 한다
• 그 이하의 데이터라면 크기를 맞추기 위해 패딩 이라는 정보가 채워짐

 

<이더넷 프레임 - 트레일러>

FCS:

• 수신한 이더넷 프레임에 오류가 있는지 확인하기 위한 필드
• CRC:
  • 순환 중복 검사라고 불리는 오류 검출용 값이 들어감
  • 송신지는 프리앰블을 제외한 나머지 필드 값을 바탕으로 CRC 값을 계산하고 FCS 필드에 명시
  • 수신시는 수신한 프레임에서 프리앰블과 FCS 필드를 제외한 나머지 필드 값들을 바탕으로 CRC 값을 계산한 뒤 이 값을 비교해서 일치하지 않으면 프레임에 오류가 있다고 판단하여 해당 프레임을 폐기

 

 

이더넷 외의 기술 - 토큰 링

네트워크에서 호스트들이 링(고리) 현태로 연결되어 있음

호스트끼리 돌아가며 토큰 이라는 특별한 정보를 교환

네트워크 내 달느 호스트에게 메시지를 송신하려면 이 토큰을 가지고 있어야 함

---

https://youtu.be/m33biphNM2Q?si=OYQW2JJeJRAaf4u3

 

https://youtu.be/eYdjpoBybNQ?si=2j5vhObNrBjeWefh