[혼공네트] 2주차_Chapter 02

02-1 이더넷

물리 계층 & 데이터 링크 계층: 이더넷(통신 매체 규격) 사용

 

<물리 계층>

- 이더넷 표준

이더넷 관련 기술 = IEEE802.3

 

- 통신 매체

통신 매체 표기 형태: 전송 속도 BASE- 추가특성

 

전송속도 (숫자: Mbps / 숫자G: Gbps)

+ BASE: 베이스 밴드(비트 신호 변환 데이터 ➡️ 통신 매체 전송)

+ 추가 특성(전송 가능한 최대 거리 || 물리 계층 인코딩 || 레인 수 || 통신 매체 종류)

통신 매체의 종류(추가 특성에 기재)	케이블 종류
C	동축 케이블
T	트위스티드 페어 케이블
S	단파장 광섬유 케이블
L	장파장 광섬유 케이블

 

e.g., 10BASE-T 케이블 = 10Mbps 속도 지원 트위스티드 페어 케이블

---

 

<데이터 링크 계층>

- 이더넷 프레임 

이더넷 프레임: 캡슐화 과정(정보 from 상위 계층 + 헤더/트레일러)으로 생성

➡️ 수신지: 역캡슐화 과정(프레임의 헤더/트레일러 제거, 상위 계층으로 올리기)

 

이더넷 프레임

= 헤더(프리앰블 + 수신지 MAC 주소 + 송신지 MAC 주소 + 타입/길이)

+  페이로드(데이터)

+ 트레일러 (FCS)

구분	헤더			페이로드	트레일러
정보	프리앰블	MAC 주소	타입/길이	데이터	FCS
크기	8 Byte	6 Byte + 6 Byte	2 Byte	46~1500 Byte	4 Byte
내용	(10101010) * 7 + (10101011)	네트워크 인터페이스(NIC)마다 부여되는 고유한 주소 NIC 개수 = MAC 주소 개수	- 필드 명시 크기 1500 (05DC) ⬇️: 길이 - 필드 명시 크기 1536 (0600) ⬆️: 이더타입	PDU ( = 네트워크 계층의 데이터 + 헤더) 46 Byte 이하: 패딩 추가	송신지: CRC 값 수신지: CRC 값 &  FCS 값 비교
역할	이더넷 프레임의 시작 알림	LAN 내의 수신지 / 송신지 특정	길이: 프레임의 크기 이더타입: 상위 계층에서 사용된 프로토콜의 이름 (= 캡슐화한 정보의 종류)	상위 계층에서 전달받는/상위 계층으로 전달하는 내용	수신한 이더넷 프레임의 오류 여부 확인

 

# 컴퓨터 MAC 주소(Physical Address) 확인 명령어

getmac /v

 

⭐ 기본 문제
Ch.02(02-1) 확인 문제 2번(p.87) 풀고 설명하기

2. 이더넷 프레임에서 ㄱ, ㄴ, ㄷ에 들어갈 올바른 단어를 보기에서 찾아서 빈칸을 채워 보세요.
ㄱ: 프리앰블, ㄴ: 송신지 MAC 주소, ㄷ: FCS

 

02-2 NIC와 케이블

NIC(데이터 링크 계층 네트워크 장비)

: 호스트 & 통신 매체(케이블) 연결/변환, 송신지 MAC 주소 부여/수신지 MAC 주소 인식 

 

	트위스티드 페어 케이블	광섬유 케이블
재료	구리선	빛(광신호)
구성	케이블 본체 + 커넥터	케이블 본체 + 커넥터(LC, SC, FC, ST)
본체 내부	구리선이 두 가닥씩 꼬아져 있음  ➡️ 차폐(브레이브 실드, 포일 실드): 노이즈 감소	광섬유(코어 + 클래딩)으로 구성
종류	실드 기준 분류 - STP: 브레이브 실드 - FTP: 포일 실드  - UTP: 차폐 X XX(외부 실드)/Y(내부 실드)TP 카테고리(케이블 성능 등급) 기준 분류  - Cat5 ~ Cat8	- 싱글 모드 광섬유 케이블 코어의 지름: 8~10μm, 장파장 사용  장점: 신호 손실 ⬇️, 단점: 비용 ⬆️ - 멀티 모드 광섬유 케이블 코어의 지름 : 50~62.5μm, 단파장 사용  장점: 비용 ⬇️, 단점: 신호 손실⬆️(~수 km)

 

---

네트워크 장비	허브	스위치
계층	물리 계층 : 송수신 정보 조작(송수신 내용 변경) / 판단 X	데이터 링크 계층  : 송수신 정보 조작 / 판단 가능
공통점	여러 포트에 호스트 연결 가능
차이점	MAC 주소 X + 반이중 모드 통신  ➡️ CSMA/CD 필요	MAC 주소 학습   + 전이중 모드 통신 지원  ➡️ CSMA/CD 필요 X

02-3 허브

특징1: 전달받은 신호 ➡️ 다른 모든 포트로 그대로 다시 출력 

1. 신호 수신 

2. 송신지를 제외한 모든 포트에 송신 

3. 모든 호스트: 데이터 링크 계층에서 패킷의 MAC 주소 확인 ➡️ 무관한 주소 폐기

 

특징2: 반이중 모드 통신 (e.g., 1차선 도로)

➡️ 콜리전 도메인(충돌이 발생할 수 있는 영역) 생성 ➡️ 충돌 문제 발생 

 

❗ 충돌 해결법: CSMA/CD(반이중 이더넷 네트워크에서 충돌을 방지하는 프로토콜) 사용 

1. CS - Carrier Sence: 캐리어 감지(현재 통신 매체의 사용 가능 여부 검사)

2. MA - Multiple Access: 다중 접근(복수의 호스트가 네트워크에 접근하려는 상황)

3. CD - Collision Detection: 충돌 검출(잽 신호 송신 ➡️ 기다린 뒤 다시 전송)

⭐ 기본 문제 
Ch.02 (02-3)확인 문제 4번(p.111) 풀고 설명하기

4. CSMA/CD와 관련해 서로 맞는 용어끼리 선으로 이어 보세요
CS - 캐리어 감지
MA - 다중 접근
CD - 충돌 검출 

 

02-4 스위치 

MAC 주소 학습(MAC 주소 테이블 생성) + 전이중 모드 통신 지원 ➡️ CSMA/CD 필요 X

 

e.g., 호스트 A ➡️ 호스트 C 프레임 전송 

1. 호스트 A에서 프레임 수신

2. 호스트 A의 MAC 주소와 연결된 포트(프레임 내 '송신지 MAC 주소' 정보 바탕) ➡️ MAC 주소 테이블에 저장

3. 플러딩(송신지 포트 제외 모든 포트로 프레임 전송) ➡️ 관련 없는 프레임 전송받은 호스트 폐기

4. 호스트 C의 MAC 주소와 연결된 포트(프레임 내 '송신지 MAC 주소' 정보 바탕) ➡️ MAC 주소 테이블에 저장

5. 필터링(전달받은 프레임 내보낼 위치 결정) & 포워딩(프레임이 전송될 포트에 실제로 프레임 전송)

6. 에이징(MAC 주소 테이블에 등록된 특정 포트에서 일정 시간 동안 프레임 전송 X ➡️ 해당 항목 삭제)

 

VLAN: 가상의 LAN 생성 

- 논리적인 단위로 LAN 구획 (호스트의 물리적인 위치와 관계 X) ➡️ 여러 대의 스위치 구현 

- 다른 VLAN의 호스트들끼리의 통신: 네트워크 계층 이상의 상위 계층 장비 필요 

- 브로드캐스트 도메인(자신을 제외한 네트워크상의 모든 호스트) 다름 

VLAN 종류	포트 기반 VLAN	MAC 기반 VLAN
방식	스위치의 포트가 VLAN 결정	프레임 내의 MAC 주소가 VLAN 결정
설명	1. 사전에 특정 포트에 VLAN 할당 2. 해당 포트에 호스트 연결 ➡️ VLAN에 포함	1. 호스트의 MAC 주소에 VLAN 할당 2. 어떤 포트에 연결되든 해당 VLAN에 포함
단점	❗ VLAN 스위치 여러 대 사용 시 포트 낭비  ➡️ VLAN 트렁킹 : 트렁크 포트에 VLAN 스위치를 서로 연결 ➡️ 두 대 이상의 VLAN 스위치 효율적으로 연결 / 확장