10 데이터 링크 계층 - Data Link Layer + MAC Address

 

데이터 링크 계층은 OSI(Open Systems Interconnection) 모델에서 두 장치 간의 직접 통신을 담당하는 두 번째 계층입니다.

 

데이터 링크 계층은 네트워크 장비 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층입니다.

 

이 때, 사용되는 규칙(프로토콜)이 '이더넷(Ethernet)' 입니다. 이더넷은 랜에서 데이터를 정상적으로 주고받기 위해 필요한 규칙으로 컴퓨터 네트워크 기술 중 하나로 전 세계 사무실이나 가정에서 가장 많이 활용되는 기술 중 하나입니다.

 

이더넷은 데이터 링크 계층에서 가장 널리 사용되는 프로토콜 중 하나로, 로컬 영역 네트워크(LAN)에서 주로 사용됩니다. 

 

 

 

그런데 여러 컴퓨터가 특정한 목적지로 동시에 데이터를 송신하면 충돌(Collision)이 일어날 수 있습니다.

데이터의 충돌을 피하기 위해서 이더넷은 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 방식을 사용하여 충돌을 감지하고 처리합니다.

 

CSMA/CD

1) CS : 데이터를 보내려고 하는 컴퓨터가 케이블에 신호가 흐르는지 확인

2) MA : 케이블에 데이터가 흐르지 않는다면 데이터를 보내도 좋다는 규칙

3) CD : 충돌이 발생하고 있는지를 확인 

 

하지만 요즘에는 효율이 별로 좋지 못하여 CSMA/CD 방식보다는 스위치(Switch)라는 네트워크 장비를 더 자주 사용합니다. 

 

 

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이제 MAC 주소에 대해 알아보겠습니다. 랜 카드는 비트열 (0과 1)을 전기 신호로 바꿔는 역할을 한다고 했습니다. 이 랜 카드에는 MAC 주소라는 번호가 정해져 있습니다.

MAC 주소는 랜에 사용되는 네트워크 모델인 이더넷의 물리적인 주소로 컴퓨터 네트워크에서 각각의 기기를 구분하기 위해 사용하기 위해 전 세계에서 유일한 번호로 할당되어 있습니다. 

 

MAC 주소는 48비트 길이의 고유한 식별자로 이루어져 있습니다. 이 주소는 16진수로 나타내며, 12자리로 표현됩니다.

MAC 주소의 앞 24비트는 제조업체 식별자(Organizationally Unique Identifier, OUI)로 일반적으로 장치를 제조한 회사나 조직을 식별하는 데 사용됩니다. 그리고 나머지 24비트는 장치를 제조한 회사 내에서 해당 장치를 고유하게 식별하는 일련 번호 부분입니다. 

 

데이터 링크 계층에서는 데이터를 전송하기 위해서 이더넷 헤더와 트레일러를 붙입니다.

이더넷 헤더는 목적지의 MAC 주소(6바이트)와 출발지 MAC 주소(6바이트)가 할당됩니다. 그리고 유형(2바이트)가 헤더와 데이터 사이에 추가로 붙습니다. 그리고 데이터 뒤에 트레일러를 붙이면 데이터가 전송 도중에 오류가 발생하는지 확인하는 역할을 합니다. 이를 FCS(Frame Check Sequence)라고 합니다. 이렇게 2계층에서 완성된 모습이 바로 '프레임(Frame)'입니다. 

 

 

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P.S)

2바이트를 차지하는 이더넷 유형은 이더넷으로 전송되는 상위 계층 프로토콜의 종류를 나타냅니다. 

 

1) 0800 - IPv4 

2) 0806 - ARP 

3) 8035 - RARP 

4) 814C - SNMP over Ethernet 

5) 86DD - IPv6

 

이렇게 상위 계층 프로토콜의 16진수 번호가 들어가며 굳이 번호까지 기억할 필요는 없지만 이러한 내용이 들어간다는 점만 알고 계시면 됩니다. 

 

 

 

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Data Link Layer: The second layer in the OSI model responsible for direct communication between devices on a network. It provides error detection, flow control, and addressing within the local network.

 

Ethernet: A widely used LAN technology that operates at the Data Link Layer. Ethernet uses a protocol to control access to the network and facilitates the transmission of data between devices.

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection): A network protocol used in Ethernet networks to manage access to the shared communication medium. Devices listen for a carrier signal, and if the medium is clear, they transmit; if a collision is detected, a backoff algorithm is used.

MAC Address (Media Access Control Address): A unique hardware address assigned to network interfaces for communication at the Data Link Layer. The 48-bit address is often represented in hexadecimal and is used for identifying devices on a network.

 

Frame: A data structure at the Data Link Layer that encapsulates the data being transmitted over a network. It includes header and trailer information, such as source and destination MAC addresses, to facilitate reliable communication between devices.