* 공부 정리일자 (2022년 3월 21일)
- 책&강의 : 후니의 쉽게 쓴 시스코 네트워크, 정보통신개론 / 컴퓨터 네트워크 (김삼택 교수님)
- 개인적으로 공부 및 복습하면서 정리한 내용입니다. (사진 제외)
* 목차
1) 제 2 계층 – 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)
1.1) LAN에서의 통신
1.2) ARP 동작 (MAC Address 찾기)
1.3) 데이터 링크 계층의 프로토콜 2가지
1.4) CSMA/CD, Collision
1.5) LAN 구축 방식과 통신 프로토콜
2) 제 1 계층 – 물리 계층 (Physical Layer)
3) WAN 프로토콜 (WAN Protocol)
(1) 프로토콜 종류
1. 복습 (중요 키워드 위주)
* 복습 파트 : 4강. OSI 7계층 중 데이터링크 계층, 이더넷 계층
* 데이터링크 계층 (Data Link Layer)
- 데이터 계층은
1. 상위 계층에서 보낸 데이터를 나누어서 (packet을 frame으로 만듦)
2. 전송에 필요한 정보를 하위계층인 물리적 계층으로 전달하는 역할을 하며,
3. 물리적 계층이 정상적으로 동작하는지 확인하는 것이다.
-- 즉,
1. 네트워크 층에서 확인한 주소의 상대와 물리적 연결을 위한 통로를 열고 유지하며,
2. 에러를 검출하고 수정을 하게 된다.
-- 물리 링크를 통한 신뢰성 있는 데이터 전송 기능 제공
-- 물리적 주소 체계 (physical addressing), 네트워크 토폴로지, 네트워크 접속, 오류 통지,
프레임의 순차적 전달, 흐름 제어 등에 관여
- Media Access
- Network의 접근을 어떻게 할 것 인가를 정의
- MAC Address를 사용 Media에 Access한다.
- Protocol : HDLC, PPP Frame Relay, 802.3, 802.2
1.1) LAN에서의 통신
* LAN에서의 통신
- 실제로 시스템들이 LAN Media를 이용하려면 LAN card를 꽂아 접속해야 함
- LAN card마다 고유한 address를 가지는데 이것을 MAC (Media Access Control) Address 라고 함
- MAC Address를 통해 Data Link Level 간 통신이 이루어 짐
- MAC Address는 48bit 로 구성되어 있는데
앞 24bit는 제조업체 번호이고 / 뒤 24bit는 제조업체에서 생산한 일련번호로, LAN card의 ROM에 저장
* 데이터 링크에서의 Ethernet
- Ethernet addressing (MAC Address)
-- Ethernet 어드레싱에는 모든 Ethernet NIC에 새겨진 48비트 MAC 어드레스 사용
* LAN에서의 통신
- LAN 에서는 frame의 전달이 broadcasting 형태로 이루어진다.
-- 즉, 송신측 Data Link Layer에서는 수신측 MAC 주소를 포함한 프레임을 LAN Media로 전송한다.
- LAN Media에 접속되어 있는
모든 시스템들의 Data Link Layer에서는 수신된 frame의 MAC Address 가 자신의 것인지 확인한 후,
자신의 것이면 이것을 받아 처리하고, 자신의 것이 아니면 폐기한다.
- 발신지 Data Link Layer에서 ~ 다음 목적지(gateway) 주소로 프레임을 보내기 위해
다음 목적지인 게이트웨이의 MAC 주소를 알아야 전송이 가능하므로
게이트웨이의 IP 주소를 이용하여
게이트웨이의 MAC 주소를 구하여, 보낼 프레임에 목적지 MAC 주소를 헤더 값으로 넣어 보낸다.
- TCP/IP Protocol에서는 이러한 MAC 주소를 찾는 프로토콜이 Address Resolution Protocol (ARP)
1.2) LAN에서의 통신 – ARP
* ARP (Address Resolution Protocol)
- 상위 계층에서 보낸 데이터를 나누어서,
전송에 필요한 정보를 하위 계층인 물리적 계층으로 전달하는 역할 담당한다.
* 상세한 기능
- 1. 브로드 캐스트를 이용하여 목적지 컴퓨터의 IP주소를 MAC 주소로 변환하는 역할을 한다.
- 2. ARP는 TCP/IP Protocol에서는 이러한 MAC 주소를 찾는 프로토콜
-- TCP/IP 네트워크 환경에서 각 컴퓨터간 통신하기 위해, 서로의 IP 주소와 하드웨어 주소(MAC 주소)를 알아야 한다.
- 3. 네트워크 층에서 확인한 주소의 상대와 물리적 연결을 위한 통로를 열고 유지하며, 에러를 검출하고 수정
* LAN에서의 통신
- LAN 에서는 frame의 전달이 broadcasting 형태로 이루어진다.
-- 즉, 송신측 Data Link Layer에서는 수신측 MAC 주소를 포함한 프레임을 LAN Media로 전송한다.
- LAN Media에 접속되어 있는
모든 시스템들의 Data Link Layer에서는 수신된 frame의 MAC Address 가 자신의 것인지 확인한 후,
자신의 것이면 이것을 받아 처리하고, 자신의 것이 아니면 폐기한다.
- 발신지 Data Link Layer에서 ~ 다음 목적지(gateway) 주소로 프레임을 보내기 위해
다음 목적지인 게이트웨이의 MAC 주소를 알아야 전송이 가능하므로
게이트웨이의 IP 주소를 이용하여
게이트웨이의 MAC 주소를 구하여, 보낼 프레임에 목적지 MAC 주소를 헤더 값으로 넣어 보낸다.
- TCP/IP Protocol에서는 이러한 MAC 주소를 찾는 프로토콜이 Address Resolution Protocol (ARP)
(1) LAN에서의 통신 – ARP 동작 (MAC Address 찾기)
* LAN에서 Host Y가 Host Z를 찾는 과정
- Host Z가 동일 LAN에 존재하는 경우 (같은 네트워크 내)
- Host Z가 다른 LAN에 존재하는 경우 (다른 네트워크 내)
(2) LAN에서의 통신 – ARP 동작
1.3) 데이터 링크 계층(Data Link Layer)의 LLC, MAC 부 계층기능
* MAC (Media Access Control)
- MAC 프로토콜들은
물리적 계층과 물리적 매체 접속 방식을 다루어,
여러 대의 컴퓨터들 사이에 하나의 회선을 공유하는 방법 (하위 Layer와 통신하는 Hardware 기능)
* LLC (Logical Link Control)
- LLC 계층은 상위 계층인 네트워크 계층과 통신 연결을 가능하게 하는 역할 (상위 Layer와 통신하는 Software 기능)
- LAN media 접속에 상관없이 상위 Layer와 통신을 가능하게 하는 역할
1.4) LAN에서의 통신 – 이더넷(Ethernet)과 IEEE 802.3 / CSMA/CD, Collision (충돌)
* LAN에서의 통신은
- 모든 시스템들은 잠시 기다렸다가, 각각 임의의 시간 뒤에 다시 프레임을 보내려는 시도를 하기 시작
- CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 전송 방식을 사용한다.
* Ethernet Access Method – CSMA/CD
- 이더넷에 접속되어 있는 장치들은 어느 때라도 데이터를 전송할 수 있는데,
1. 전송하기 전에 회선이 사용 중인지 감시하고 있다가, 회선이 비어 있을 때 데이터를 전송한다.
2. 만약 데이터를 전송하는 시점에 다른 장치가 동시에 전송을 개시하면 Collision (충돌)이 발생하게 된다.
3. 충돌한 데이터들은 버려지고, 데이터를 전송한 장치들에게 재전송을 요구하게 된다.
- 각 장치들은 일정시간을 대기한 후 성공할 때까지 어느 횟수만큼 데이터를 재전송한다.
* Ethernet Access Method – CSMA/CD
- Ethernet 상에서는 한 번에 하나의 장치만이 데이터를 전송할 수 있음
- Collision을 발생시킨 LAN 장치 모두가 Collision Detect
- 재전송 하기 전에 Random Timeout발생하여 Collision을 피함.
1.5) LAN에서의 통신 – LAN 구축 방식과 통신 프로토콜
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(1) LAN을 구축하는 방식인 이더넷(Ethernet), 토큰링(Token Ring), FDDI를
네트워크 토폴로지(Topology)와 통신방식에 따라 비교 설명 하시오.
* 네트워크 접근 계층 프로토콜
- 네트워크 접근 계층은
1. 네트워크 매체와 인터페이스에서 하드웨어의 세부사항을 처리하며,
2. 상위 계층의 데이터를 수용하여 연결된 다른 네트워크로 전송
- 네트워크 인터페이스 카드(NIC)의 디바이스 드라이버처럼 하드웨어 관련 프로그램이 있음 (데이터 : 프레임)
- 대표 프로토콜로 이더넷, FDDI, 토큰 링, X.25 등 여러 가지가 있음
* 이더넷 (Ethernet) - 대역폭이 10Mbps인 백본 네트워크
- 데이터 전송 방식은 CSMA/CD를 사용하고, 표준안은 IEEE802.3 위원회에 명시
- 컴퓨터가 네트워크를 살펴봐서 아무도 통신하고 있지 않으면, 무조건 자기 데이터를 실어서 보낸 후 잘 갔는지 확인해보는 방식
- 이더넷은
세그먼트 1개나 여러 개로 구성되며,
세그먼트 1개는 다시 리피터 없이 동축 케이블 1개로 접속되어 있는 국(단말기나 컴퓨터 등)으로 구성되고
각 국은 탭이 부착되어 있는 송수신기 케이블로 이더넷에 연결e된다.
- 이더넷에서는 모든 데이터가 패킷 형태로 송수신된다.
* 토큰링(Token Ring)
- 토큰링 방식은 네트워크에서 오직 한 PC, 즉 토큰을 가진 PC만이 네트워크에 데이터를 실어 보내는 방식이다.
-- 데이터를 보내고 나면 토큰을 옆 PC에 전달한다. 만약 전송할 데이터가 없다면 토큰을 다시 옆 PC에 전달한다.
-- 토큰을 옆으로 전달하는 방식이 토큰링이다.
 토큰링(Token Ring) |
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* FDDI
- LAN 전송속도가 100Mbps이며, 이중 링 구조이다.(외부 링을 1차 링, 내부 링을 2차 링이라고 함)
- 링 2개가 모두 작동되며, 노드는 정해진 규칙에 따라 둘 중 하나를 선택해 전송
- 전송매체로 광섬유 케이블 사용
* LAN에서의 통신 – LAN 구축 방식과 통신 프로토콜 비교
2) 제 1 계층 – 물리 계층 (Physical Layer)
* 물리 계층
- 서로 다른 네트워크간에 통신이 가능하도록 OSI에 의해 표준으로 정의
- 물리 계층에서는 아래와 같이 두 가지로 나누어짐
① DTE ( Data Terminal Equipment ) : 회선 가입자 쪽.
② DCE ( Data Circuit-Terminating Equipment) : 회선 사업장
* Collision/Broadcast Domain
- Collision Domain
- Broadcast Domain
3) WAN 프로토콜(Protocol)
* WAN에서의 통신
- 현재 인터넷에서 라우터와 라우터를 전용회선으로 연결할 때
가장 많이 이용되고 있는 Protocol은 PPP로, PPP는 IETF에 의해 발표됨
- Frame Relay 및 ATM은 백본의 효율적인 이용과, 장거리 구간 연결 시 비용을 절감하고자 할 경우 PPP대신 많이 쓰임
- SDLC, LAPB 등은 56Kbps 정도의 전송속도를 제공하고,
Frame Relay 는 수십 Mbps, ATM은 수 Gbps 까지 지원
* WAN에서의 통신 – 프로토콜 종류
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