[Network] OSI 7 Layers - Layer 2 Data LInk

[Network] OSI 7 Layers - Layer 2 Data LInk

출처, 참조 : http://luuzun.blog.me/50189217223

http://defoenet.com/ccna/

Layer 2. 데이터 링크 계층 : 에러 검출, 흐름 제어 ( Mac Address )

데이터 단위는 Frame.

Frame 은 3 Layer 에서 전달된 Packet 에 출발지 & 목적지의 MAC( Media Access Control ) Address 를 붙인다.

목적지 MAC 주소는 주로 게이트웨이 MAC 주소이며, ARP ( Address Resolution Protocol ) 을 이용해 목적지를 확인한다.

데이터 전송 양을 제어하며, 전송과정에서 변형, 손실된 데이터는 CRC ( Cyclic Redundancy Check ) 를 통해 확인한다.

위의 작업들은 LLC ( Logical Link Control ) 이 책임진다.

2 Layer 는 직접 이어진 단말간의 통신을 책임진다.

토큰링이란? ( Token Ring )

토큰을 가진 하나의 PC 만 네트워크에 데이터를 전송할 수 있는 권한을 갖는다.

토큰은 일정한 주기를 갖고 PC 를 돌아다니며 PC 마다 데이터 전송할 권한을 준다.

한 PC 의 데이터 전송이 끝나면 다음 PC 로 토큰을 넘겨주고 계속 순환한다.

속도는 느리나, 데이터 충돌이 발생하지 않아 안정적이다.

MAC Address

Media Access Control Address 의 약자로, 랜 카드의 고유 식별자이다.

이론상으로는 동일한 MAC 주소를 가진 랜 카드는 존재하지 않는다고 한다.

( 아주 오래된 구형 LAN 카드와는 겹칠 가능성도 요즘은 있다는 설을 들었다. )

00-50-56-C0-00-08 과 같은 2자리 Hex 코드가 6개가 연결된 형태이며, ( 48 bits )

앞선 6자리는 네트워크 회사를 식별하는 코드이다.

ARP 란? 

Address Resolution Protocol 의 약자로, 자신과 연결된 기기들의 작은 DB ( ARP Cache ) 를 운영한다.

통신을 할 때 target MAC Address 가 ARP Cache 에 있는지 확인한다.

만약 있으면 그곳으로 데이터를 전송하고, 그렇지 않은 ARP broadcast 를 보내 연결된 모든 장비의 mac address 를 수집한다.

그리고 만약 패킷의 수신대상이 새로 구축한 ARP Cache 에 있다면 그곳으로 보내고, 아니면 버린다.

LLC 란?

Logical Link Control 의 약자로 다음의 일을 한다.

upper, lower layer 사이의 frame 을 관리.

error control.

flow control.

LLC 는 connection-oriented, connectionless service 를 지원한다.

Connectionless service : 메세지 수신 측에서 ack 을 받지 않아 speed 를 올린다. error checking 이 있어 보통 이 방법이 쓰인다.

Connection-oriented service : 메세지 수신의 ack 을 받는다. 느리지만 더 믿을만하다.

Flow Control

2 개의 송수신 host 가 통신하여 flow 를 control 한다.

2가지 flow control 이 있다. : software, hardware

Software flow control 은 보통 사용되는 방법으로, XON/XOFF ( Transmission on/off ) Signal 을 서로 보내는 방식을 사용.

Hardware flow control 은 RTS/CTS ( Ready to send / Clear to send ) 라고 불리며 케이블 2가닥을 RTS, CTS 용도로 쓴다. 둘 중 하나가 꺼져 있다면 flow 가 멈춘다.

Error Detection

CRC ( Cyclic Redundancy Check ) 방법을 통해 값을 계산하여 frame 마지막에 붙여 넣는다.

패킷을 송신한 측에서 이 CRC 값을 다시 계산한다.

만약 CRC 값이 invalid 하다면 upper layer 에서 retransmit 하게 된다.

여기서는 error recovery 를 하지 않는다. upper layer 에서 한다. ( Transportation layer )

CSMA / CD

CSMA / CD 는 Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection 의 약자이다.

Ethernet 에서 사용되는 방법으로 다음과 같은 것을 한다.

Wire 가 사용중인지 확인

Busy 상태이면 wait.

Quite 상태이면 send.

데이터를 보내는 중 Collision 이 발견되면, 일정 시간을 기다린 후에 다시 보낸다.

Bridge

Mac address 를 가지고 다음의 작업을 수행한다.

Network traffic monitoring

메세지의 src 와 dst address 를 파악.

MAC address 를 기반으로 routing table 을 만든다.

Dst mac address 명시된 곳으로 메세지를 보낸다.

Switch

filtering, flooding, frame 전송 등의 역할을 하는 장비이다.

Switch 는 Layer 2 layer 의 정보만 파악해서, forwarding 등의 일을 하기 때문에 속도가 매우 빠르다.

1. Address learning : 각 frame의 src hardware address 정보를 table 에 저장한다.

2. Forward / Filter decision : frame 을 받으면 dst hardware address 를 확인하고, exit interface 를 정한다.

3. Loop avoidance : switch 간의 여러 connection 이 쓸데없이 생기면 network loop 가 생길 수 있다.  STP ( Spanning Tree Protocol ) 을 사용하여 network loop 를 중지시킨다.

Flooding 은 dst mac address 가 없는 경우 모든 port 로 broadcast 하는 것.

Unknown unicast 의 경우는 항상 flooding 된다.

Bridging vs. LAN switching.

간단히만 이야기하면 switch 는 port 를 더 가지고 있는 bridge 이다.

하지만 결정적 차이들은..

Bridge 는 software based 이고 switch 는 hardware based 이다.

Bridge 는 1개의 spanning tree 만을 갖고, switch 는 많이 가질 수 있다.

Bridge 는 16개의 port 까지를 갖고, switch 는 몇백개를 가질 수 있다.

Summary

역할 : Packet 에 Mac Address 를 붙여서 인접한 Hardware 간 전송을 한다. 흐름제어, 오류제어 등의 역할을 한다.

데이터 단위 ( PDU ) : Frame

대표 장비 : 브릿지, 스위치, 랜카드

프로토콜 : Ethernet, Token Ring

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