9장 데이터링크층 소개 (Introduction To Data-Link Layer)

9장 : 개요 9.1 소개 9.2 링크 계층 주소지정 9.3 요약

9.1 소개 인터넷(Internet) 라우터나 스위치와 같은 장치들이 연결된 네트워크의 조합 패킷을 호스트에서 다른 호스트로 전달하려면, 네트워크들을 통과하는 경로가 필요

9.1 소개 그림 9.1: 데이터링크 계층에서의 통신

9.1.1 노드와 링크 데이터링크 계층의 통신은 노드-대-노드 인터넷에서 한 지점의 데이터 단위는 다른 지점에 도달하기 위해 LAN과 WLAN과 같은 많은 네트워크를 통해 전달 LAN과 WAN은 라우터를 통해 연결

9.1.1 노드와 링크 그림 9.2: 노드와 링크

9.1.2 서비스 데이터링크 계층은 물리 계층과 네트워크 계층 사이에 위치 데이터링크 계층은 물리계층으로부터 네트워크 계층으로 전달받은 서비스를 제공함 기능 프레임 짜기 : 네트워크 계층으로부터 받은 비트 스트림을 프레임 단위로 나눔 흐름 제어 : 수신자의 수신 데이터 전송률을 고려하여 데이터 전송 하도록 제어 오류 제어 : 손상 또는 손실된 프레임을 발견/재전송 혼잡 제어 : 트래픽을 조절하여 네트워크가 혼잡해지지 않게 조절

9.1.2 서비스 그림 9.3: 3 개의 노드 사이에서 통신하는 방법

9.1.3 링크의 두 범주 데이터링크 계층은 단지 점-대-점 링크 또는 브로드캐스트 링크와 같은 링크 성능의 일부분을 사용함. 점-대-점 링크에서 링크는 서로 연결된 두 개의 단말에만 전념 브로드캐스트 링크에의 링크는 몇 개의 기기 쌍 사이에서 공유

9.1.4 두 개의 하위계층 데이터 링크 제어 (Data Link Contol : DLC) : 점-대-점과 브로드캐스트 링크와 연관된 모든 사항을 다룸 매체 접속 제어 (Media Access Control : MAC): 브로드캐스트와 관련된 특별한 사항을 다룸

9.1.4 두 개의 하위계층 그림 9.4: 두 개의 하위 계층으로 나눈 데이터 링크 계층

9.2 링크 계층 주소지정 발신지와 목적지 IP 주소는 두 종단을 정의하지만 패킷이 경유하는 경로에 대해서는 정의하지 못함 비연결형(connectionless) 상호연결 네트워크에서는 두 노드의 링크 계층 주소를 결정하기 위해 다른 주소지정 메커니즘이 필요 데이터 그램이 네트워크층에서 데이터링크층으로 전달될 때, 데이터 그램은 프레임에 캡슐화되고 두 데이터 링크 주소는 프레임 헤더에 추가됨 링크 계층 주소(link-layer address)는 링크주소(link address), 물리 주소(physical address), MAC 주소(MAC address)라고도 불림

9.2 링크 계층 주소지정 그림 9.5: 작은 인터넷에서 IP 주소와 링크계층 주소

9.2.1 세 종류의 주소 링크계층 프로토콜은 세 종류의 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스 주소로 정의 유니캐스트 주소: 일-대-일 통신을 의미하며 유니캐스트 주소 목적지를 갖는 프레임은 링크에서 하나의 장치와 연결됨 멀티캐스트 주소: 일-대-다 통신을 의미하며 범위는 로컬 링크로 제한됨 브로드캐스트 주소: 일-대-전체 통신을 의미하며 목적지로 브로드캐스트 주소를 가지는 프레임은 링크내의 모든 장치로 전달됨

9.2.1 세 종류의 주소 예제 9.1: 13장에서 살펴볼 것처럼, 가장 일반적인 LAN과 이더넷에서 유니캐스트 링크계층 주소는 48 bit (6 byte)이다. 예를 들어 이것을 콜론(:)으로 나누어 12개의 16진수로 표현하면 아래와 같이 링크계층 주소로 표현할 수 있다. A3:34:45:11:92:F1

9.2.1 세 종류의 주소 예제 9.2: 13장에서 살펴볼 것처럼, 가장 일반적인 LAN과 이더넷에서의 멀티캐스트 링크계층 주소는 48 bit (6 byte)이다. 이것은 콜론으로 구분된 12개의 16진수로 표현되어있다. 그러나 두 번째 수는 16진수로 짝수이여만 한다. 아래 주소는 16진수로 표현된 멀티캐스트 주소를 나타낸다. A2:34:45:11:92:F1

9.2.1 세 종류의 주소 예제 9.3: 13장에서 살펴볼 것처럼, 가장 일반적인 LAN과 이더넷에서의 브로드캐스트 링크계층 주소는 48 bit으로 모두 1이다. 이것은 콜론으로 구분된 12개의 16진수로 표현되어있다. 아래 주소는 16진수로 표현된 브로드캐스트 주소를 나타낸다.

9.2.2 주소 변환 프로토콜(ARP) 링크내 다른 노드로 전송하기 위해, 한 노드가 가지고 있는 IP 데이터그램은 수신 노드의 IP 주소를 가지지만, 다음 노드의 IP 주소는 링크를 통과하는 프레임이 이동하는데 도움이 되지 않기 때문에 다음 노드의 링크계층 주소를 알아야 함. 주소 변환 프로토콜(ARP, Address Resolution Protocol)은 IP 주소를 지정된 링크 계층 주소에 매핑시키고, 데이터링크층으로 전달함.

9.2.2 주소 변환 프로토콜(ARP) 그림 9.6: TCP/IP 프로토콜에서 ARP의 위치

9.2.2 주소 변환 프로토콜(ARP) 그림 9.7: ARP 동작

9.2.2 주소 변환 프로토콜(ARP) 그림 9.8: ARP 패킷

9.2.2 주소 변환 프로토콜(ARP) 예제 9.4: IP 주소가 N1이고 MAC 주소가 L1인 호스트는 IP 주소 N2와 처음 호스트에는 알려지지 않았던 물리 주소 L2를 가지고 다른 호스트로 전송할 패킷을 가지고 있다. 두 호스트는 같은 네트워크에 있다. 그림 9.9는 ARP 요청과 응답 메시지를 보여준다.

9.2.2 주소 변환 프로토콜(ARP) 그림 9.9: 예제 9.4

9.2.2 주소 변환 프로토콜(ARP) 그림 9.10: 예제의 인터넷

9.2.3 통신 예제 그림 9.11: Alice 컴퓨터에서 패킷의 흐름도

9.2.3 통신 예제 그림 9.12: 라우터 R1에서 흐름도

9.2.3 통신 예제 그림 9.13: 라우터 R2에서 흐름도

9.2.3 통신 예제 그림 9.14: Bob의 측면에서의 동작

9.3 요약 Q & A

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