L2 스위치 01. 데이터 링크 계층의 역할과 기능

안녕하세요 bannavi입니다^ㅅ^

오늘은 데이터 링크 계층의 역할과 기능에 대해 배워볼거에요

바로 시작하겠습니다

 

 

 

 

 

데이터 링크 계층이란 ?

역할 :

1. OSI 7 Layer의 2계층으로 인접한 네트워크 노드끼리 데이터를 전송하는 기능과 절차를 제공

2. 물리계층에서 발생할 수 있는 오류를 감지하고 수정

3. 대표적인 프로토콜로 이더넷이 있으며 장비로는 스위치가 있다

 

데이터 링크 계층이란?

 

1. 2개의 부 계층으로 구성

1) MAC(Media Access Control)

물리적인 부분으로 매체간의 연결방식을 제어하고 1계층과 연결

2) LLC(Logical Link Control)

논리적인 부분으로 Frame을 만들고 3계층과 연결

 

동일한 Frame단위로 전송을 하다가 상위계층은 Packet단위로 왔다갔다합니다

MAC주소

명령어 cmd > ipconfig/all 또는 네트워크 설정에서 확인

48bit(6 Bytes)로 6자리로 구성, 각 16진수로 표현

앞에 3자리는 OUI(Organization Unique Identifier)

제조사 식별코드 - http://standardsoui.ieee.org/oui.txt 

나머지 3자리는 제조사 내 일련번호

 

아하, MAC address는 글로벌하게 각각 고유번호가 있구나.

그리고 각각 고유번호가 있는 장비, 통신을 mac address라고 하는구나.

 

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데이터링크 계층의 주요 기능

 

1. Framing

데이터그램을 캡슐화하여 프레임 단위로 만들고 헤더와 트레일러를 추가

헤더는 목적지, 출발지 주소 그리고 데이터 내용을 정의

트레일러는 비트에러를 감지

 

Layer2 계층에서 프레임 화 되고 헤더와 트레일러가 붙는다.

Layer1 피지컬에서 올라오는 비트 시그널을 단위 단위를 쪼개서 프레임 단위로 만들어주는것도 프레이밍이라고 한다.

결국에는 Layer2에서 Layer1과 Layer3의 중간에 껴서 비트와 패킷을 프레이밍해주는 부분을 프레이밍이라고 한다.

 

2. 회선 제어

신호간의 충돌이 발생하지 않도록 제어

 

1) ENQ/ACK 방법(아래의 그림)

전용 전송 링크 1 : 1

2) polling 방법, 1:다(일대다)

Select 모드 : 송신자가 나머지 수신자들을 선택하여 전송

다양한 PC들에게 동일한 패킷을 동시에 보낼 수 있다.

Poll모드 : 수신자에게 데이터 수신 여부를 확인하여 응답을 확인하고 전송 - multipoint

 

3. 흐름 제어

송신자와 수신자의 데이터를 처리하는 속도 차이를 해결하기 위한 제어

Feedback 방식의 Flow Control이며 상위 계층은 Rate기반

 

예를들어 설명해볼게요.

PC가 두대 있다고 생각했을 때, PC1은 1Gbps 대용량 컴퓨터이고, PC2는 10mega의 PC이다.

근데 PC1이 초당 1G를 PC2에 보내게 되면 어떻게 될까요?

당연히 처리를 못하게됩니다. 그래서 이러한 속도차이를 맞춰줘야해요.

그래서 PC2가 처리할만큼만 데이터를 보내는 방법을 Flow Control이라고 합니다.

 

Stop & Wait

ACK(Acknowledgement)는 승인의 줄임말

비효율적 - 보내고받고 보내고받고 어느세월에 하겠습니까?ㅎㅎ

 

흐름제어의 단점도 있습니다.

1. Frame을 전달하고 ACK이 회선 문제로 응답하지 않는 경우

2. frame을 재전송하게되면 Duplicate frame 문제가 발생될 수 있음

Sequence number(1 bit)를 사용하여 동일 frame인지 구분하여 상위 계층으로 전달

이제 이런 STOP & Wait 방식 말고 개선된 방식을 이용해야 되겠지요?

그래서 나온것이 바로 이것입니다.

 

Sliding window 

ACK 응답 없이 여러개의 프레임이 연속으로 전송 가능

(frame을 여러개 보내고 ACK을 받는식의 형식) 

 

Window size는 전송과 수신측의 데이터가 저장되는 버퍼의 크기

4. 오류 제어

전송중에 오류나 손실 발생 시 수신측은 에러를 탐지 및 재전송

ARQ(Automatic Repeat Request) : 프레임 손상 시 재전송이 수행되는 과정

Stop & Wait ARQ 

1) Go Back n ARQ

Selective Repeat ARQ

손상된 frame만 선별해서 재전송

 

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이더넷 프레임 구조

Ethernet v2

데이터링크 계층에서 MAC(media access control)통신과 프로토콜 형식을 정의

Preamble : 이더넷 프레임의 시작과 동기화

Dest Addr : 목적지 MAC주소, Src Addr : 출발지 MAC주소

Type : 캡슐화 되어있는 패킷의 프로토콜 정의

Data : 상위 계층의 데이터로 46 ~ 1500바이트의 크기, 46바이트보다 작은 면 뒤에 패딩이 붙는다

FCS(Frame Check Sequence) : 에러 체크

 

 

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Wrap up

 

1. 데이터 링크 계층은 인접한 네트워크 노드끼리 데이터를 전송하는 기능과 절차를 제공

2. 2개의 부계층 MAC, LLC로 구성

3. 주요 기능으로 Framing, 회선 제어, 흐름 제어, 오류 제어 등이 있다.

4. 이더넷 프레임 구조는 아래와 같다.

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