Ethernet(1)

이더넷과 데이터링크 계층

데이터링크 계층 데이터 전송

이더넷은 데이터 링크 계층에서 동작하는 네트워크 기술로, LAN(Local Area Network)에서 가장 널리 사용된다. 데이터 링크 계층의 주요 기능은 프레임 단위로 데이터그램을 캡슐화하여 인접한 노드 간에 데이터를 전송하는 것이다.

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데이터 링크 계층의 서비스

데이터 링크 계층은 네트워크 계층에 다양한 서비스를 제공한다:

• 프레이밍(Framing): 데이터그램을 프레임으로 캡슐화하고, 헤더와 트레일러를 추가하여 전송.
• 신뢰성 있는 전송: 인접 노드 간에 데이터를 신뢰성 있게 전송하며, 특히 무선 링크처럼 오류 발생률이 높은 환경에서 중요한 역할.
• 흐름 제어(Flow Control): 송신자와 수신자 간의 전송 속도를 조절하여 혼잡을 방지.
• 오류 제어(Error Control): 신호 감쇠나 잡음으로 인해 발생한 오류를 검출하고, 오류가 발생한 프레임은 재전송되거나 폐기.
• 반이중 및 전이중(Half-Duplex and Full-Duplex): 반이중에서는 양쪽 노드가 동시에 전송할 수 없지만, 전이중에서는 동시에 데이터를 전송할 수 있다.

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MAC 주소와 이더넷 프레임

이더넷 프레임 구조

이더넷 프레임은 다음과 같은 필드로 구성된다:

• 목적지 주소(DA: Destination Address): 프레임이 전송될 대상 시스템의 MAC 주소.
• 발신지 주소(SA: Source Address): 프레임을 전송하는 시스템의 MAC 주소.
• 유형(Type): 상위 계층 프로토콜을 나타내는 필드.
• 데이터(Data): 상위 계층에서 전달된 데이터.
• FCS(Frame Check Sequence): 오류 검출을 위한 필드.

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전송 방식

이더넷에서는 세 가지 전송 방식이 사용된다:

• 유니캐스트(Unicast): 한 송신자에서 한 수신자로 데이터를 전송하는 방식.
• 브로드캐스트(Broadcast): 하나의 송신자가 네트워크에 연결된 모든 수신자에게 데이터를 전송하는 방식.
• 멀티캐스트(Multicast): 특정 그룹에 속한 여러 수신자에게 동시에 데이터를 전송하는 방식.

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CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

이더넷의 CSMA/CD 방식은 다음과 같은 방식으로 작동한다:

1. 노드는 데이터를 전송하기 전에 채널을 감지.
2. 채널이 비어있으면 데이터를 전송하고, 채널이 사용 중이면 대기.
3. 전송 중 충돌이 감지되면 즉시 전송을 중단하고, 재전송 대기 시간을 설정하여 다시 시도.

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스위치

이더넷 스위치는 링크 계층 장치로, 네트워크에서 여러 장치 간의 데이터 전송을 관리한다:

• 스위치는 프레임을 저장하고 포워딩하며, MAC 주소 테이블을 사용해 프레임을 적절한 포트로 전송.
• 스위치는 자체 학습(self-learning) 기능을 통해 네트워크 장치들의 MAC 주소를 학습하고 저장.
• 스위치 간의 연결을 통해 다중 전송을 지원하며, 네트워크 성능을 향상시킴.

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Ethernet II 프레임 분석

 

이더넷 프레임

Ethernet II 프레임은 와이어샤크(Wireshark) 같은 분석 도구를 통해 분석할 수 있으며, 다음과 같은 필드가 있다:

• Destination Address: 수신자의 MAC 주소.
• Source Address: 송신자의 MAC 주소.
• Type: 프레임에 포함된 데이터의 프로토콜 유형 (예: IP, ARP).
• CRC: 프레임 오류 검출을 위한 필드.

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결론

이더넷은 단순하고 비용 효율적인 LAN 기술로, 높은 전송 속도와 확장성을 제공한다. CSMA/CD 프로토콜을 통해 충돌을 감지하고 네트워크 자원을 효율적으로 사용하고, 스위치 기반 네트워크는 충돌을 방지하고 더 나은 성능을 가지게 한다.