[2024.10.22] 필수 온라인 강의 Part3 네트워크 CH02 네트워크 엑세스 계층
- 근원적인 통신이 이루어지는 계층
- IOS모델에서는 물리계층+데이터링크계층
- LAN 환경에서 데이터를 주고받는 환경의 계층
이더넷
이더넷 - LAN(특히, 유선 LAN)에서 사실상의 표준으로 자리잡은 가장 대표적인 기술 중 하나 - 근거리에 있는 호스트들 끼리 정보를 주고 받는 네트워크 - 연결이 되어있는 통신매체, 주고받는 정보의 이해가 필요함 : 어떤 케이블을 사용? 어떤 정보를 주고 받음? - 연결매체의 스펙과 송수신되는 메세징의 형식을 알고 있어야한다 = 이게 이더넷이라고 부름
- WAN -> 인터넷 - LAN -> 이더넷 - 현대 (유선) LAN에서 가장 대중적으로 사용되는 기술 - ISO의 물리 계층, 데이터 링크 계층 (네트워크 엑세스 계층) 스펙/프로토콜 정의
이더넷 기술 : 각각의 계층에서 쓰는 기술 - 물리 계층: 이더넷으로 통신이 가능한 케이블 - 데이터 링크: 이더넷 프레임(PDO)
이더넷은 현재까지도 발전 중인 기술 - 새로운 규격, 표준이 계속 나옴 - 이더넷 국제 표준: IEEE 802.3 : https://www.ieee802.org/3/ - IEEE 이라고 하는 전기공학협회에서 802.3이라고 하는 표준 규격을 만들어냄 - 802.3은 IEEE에서 이더넷 기술을 개발하는 working group 이다. - 표준규격이 많다 : 이더넷 표준 규격 버전 구분방법: 802.3 뒤 알파벳으로 표기 (802.3u, 802.3ab) - 이더넷 표준 규격이 달라지면 케이블, 전송 속도 등이 달라질 수 있다 - 이더넷 케이블을 지칭할 때 표준 규격보다 -> 전송속도 BASE – 추가 특성 - 10BASE-T, 25GBASE-LR, 5GBASE-T - 아무리 빠른 프로그램/cpu/전송속도이어도 이더넷 케이블이 지원하지 못하면 속도를 낼 수 없다.
- 이더넷 케이블 지칭 방법 : 전송속도 BASE – 추가 특성
- 규격에 따른 전송매체와 매칭 - 전송속도 표기법 - 추가 특성이 있을 경우 표기함(전송매체의 종류)
이더넷 프레임(PDO) : 이더넷 네트워크에서 주고받는 데이터 형식
- 데이터링크 계층에서 캡슐화가 이루어질때, 트레일러도 붙인다!!! - 페이로드 : osi모델에서 네트워크계층으로 부터 전달받은 정보 - 내려온 페이로드에 헤더와 트레이더를 붙여서 프레임을 완성시킨다
- 이더넷 프레임의 구성 - 프리앰블 - 이더넷 프레임의 시작을 알리는 비트열, 송수신간의 동기화 - 첫 7바이트는 10101010, 마지막 1바이트는 10101011(SFD)
- 목적지/송신지 MAC 주소 (가장 중요한 정보) -네트워크 세상의 주민등록번호! - 물리적 주소 (일반적으로 고유하고 변경이 불가능) - 네트워크 장치(NIC)마다 할당된 고유한 주소 = MAC 주소 - NIC (네트워크 인터페이스 카드) - 연결 매체를 통해 받은 신호를 컴퓨터에게 전달 : 인터페이스 역할 - 네트워크에 연결하기 위한 하드웨어 - NIC마다 MAC주소가 할당되어있음 - 연결 매체와 호스트 연결 (LAN에 접속하기 위한 하드웨어) / 프레임 판단, 폐기 / 속도(NIC의 속도)
허브(hub) - 이더넷 허브, 더미 허브(지능적인 장비가 아님) 등으로도 부른다. - 오늘날은 잘 사용하지 않음! 스위리나 라우터로 이미 넘어감. - 물리 계층의 장비 -호스트를 연결할 수 있는 포트 (port) - MAC 주소를 사용하지 않는다 (MAC 주소는 데이터 링크 계층 개념 : 물리계층에서는 사용하지 않음, 주소 개념이 없음) - 주소 개념이 없기 때문에 모든 포트로 정보를 내보냄 : 연결되어있는 모두에게 들어온 데이터 전송 - 멀티탭 같은 느낌임..아무런 조작도 판단도 없이 내보냄!
- 반이중 통신(half-duplex) (***중요한 걔념***) - 송신 혹은 수신이 한 번에 한 번만 이루어지는 통신 (e.g. 무전기) - 송신할때는 송신만, 수신할 때는 수신만! - 동시에 허브로 데이터를 전송할 경우 충돌(collision)이 발생 - 허브에서 동시에 데이터가 여러개 들어온 것 - 충돌이 발생할 수 있는 범위 : 콜리전 도메인
- 전이중 통신(full-duplex) - 송신과 수신이 동시에 이루어지는 통신 (e.g. 전화)
CSMA/CD - 반이중 이더넷의 충돌을 해결하기 위함!
- CS: Carrier Sense - (캐리어(반송파) 감지) 메세지 전송 전 현재 전송 중인 있는지 확인
- MA: Multiple Access - (다중 접근) 두 개 이상의 호스트가 동시에 네트워크에 접근 (충돌 발생)
- CD: Collision Detection - (충돌 감지) 잼 신호(jam signal)를 보낸 뒤 임의의 시간 동안 대기 후 재전송
허브의 특성 정리 - 전달 받은 신호를 모든 포트로 내보냄 - 연결된 모든 호스트가 충돌 도메인 - 반이중 모드로 통신
- 불편한 점이 많음 -> 전달받은 신호를 목적지 포트로만 내보내고, 전이중 모드로 통신이 가능하면 단점해결 : 스위치
스위치와 VLAN
스위치 : 허브의 한계를 극복 - 전달 받은 신호를 목적지 포트로만 내보내고 - 목적지 호스트가 연결된 곳만 충돌 도메인에 속해 있으며 - 전이중 모드로 통신하는 - 데이터 링크 계층의 장비 -> MAC 주소 활용 : MAC주소 학습기능이 있음 - MAC 주소 학습 기능 -포트에 연결된 호스트와 MAC 주소의 관계를 기억하는 스위치 기능 - MAC 주소 테이블(포트와 mac주소간의 관계를 나타낸 표) 이라는 정보를 바탕으로 함
- 학습 과정 - 송신지 MAC주소를 기반으로 이루어짐 -플러딩 : 허브와 같이 모든 포트에 프레임 전송 - 아직 맵주소 학습전 - 1번호스트가 스위치에게 전달 -> 1번 포트가 학습을 함(아직은 어디로 가야할지 모름)->플러딩->목적지에 맞는 호스트는 응답/ 다른 호스트들은 폐기 -> 스위치는 송신지 맵주소를 알게됨 - 포워딩과 필터링 : 어떤 포트로 내보낼지 내보내지 않을지 결정 - 포워딩 : 이제는 어디로 전달할지 알고 전달! - 필터링 : 굳이 전달할 필요 없는 곳으로 전달하지 않음 - 에이징 : 특정 시간이 지나면 MAC 주소 테이블 항목 삭제 - 새로운 맵주소의 호스트를 받을 수 있음 : 영원하지 않기에 삭제해야함
VLAN (Virtual LAN, 가상랜) 이란 - 스위치 기능 - 가상의 LAN - 호스트의 물리적 위치에 관계 없이특정 LAN에 속할 수 있음 : 스위치를 이용하여 VLAN을 나눌수있음 - 필요성 : 플러딩을 통해서 전달받을 데이터가 너무 많아짐, 브로드캐스트 메세지로 하면 쓸모없는 정보까지 수신하게 됨 - 같은 스위치에 맞물려있어도, 이를 따로 나누어 줄 필요가 있음 - 다른 VLAN으로 메세지를 보내려면, 네트워크계층이상의 단계가 필요함(라우터) : 완전히 다른 LAN으로 나누어짐 - 네트워크 영역을 나누거나, 불필요한 트래픽을 막기 위해서 사용
- 포트 기반 VLAN (정적 VLAN) - 스위치의 포트에 특정 VLAN을 할당 - MAC 주소 기반 VLAN (동적 VLAN) - 포트에 상관없이 특정 MAC주소에 따라 VLAN을 할당
