[데이터 링크 계층]이더넷(Ethernet)과 스위치
데이터 링크 계층은 네트워크 장비 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층으로 랜에서 데이터를 정상적으로 주고 받기 위해 필요한 계층입니다. 이중 가장 많이 사용되는 규칙이 이더넷(Ethernet)입니다.
컴퓨터 네트워크 기술의 하나인 이더넷(Ethernet)은 일반적으로 LAN, MAN, WAN에서 활용되는 표준 기술 규격 중 하나입니다. Ethernet은 빛의 매질로 여겨진 에테르(ether)에서 유래 되었습니다. Ethernet은 하나의 인터넷 회선에 유/무선 통신장비인 공유기(Router), 허브 등을 사용해 다수의 컴퓨터에 연결되어 통신이 가능한 네트워크 구조를 의미합니다.
✅ LAN에서 이더넷(Ethernet) 용도
근거리 통신망(LAN)을 구축할 목적으로 소기업에서 대규모 데이터 센터에서 다양한 유선 네트워크를 연결하기 위한 표준입니다. OSI 7계층에서 데이터 링크 계층(2계층)은 네트워크 장비 사이의 신호를 주고 받는 규칙을 정하게 됩니다. 랜에 적용되는 규칙이 Ethernet이며 Ethernet의 주요 용도는 다음과 같습니다.
| 용도 | 설명 |
|---|---|
| 장치 연결 | 컴퓨터, 프린터, 라우터, 스위치 등의 장치를 서로 연결하거나 인터넷에 연결하는 데 사용 |
| 데이터 스토리지 | 데이터의 중앙 집중식 스토리지를 지원하고 데이터를 여러 장치에서 간편하게 액세스하기 위해 장치를 NAS(네트워크 결합 스토리지)에 연결하는 데 사용 |
| 파일 공유 | Ethernet을 통해 사용자는 간편하게 데이터를 공유하고 프로젝트에서 협업 |
| 모니터링 | 네트워크 관리 및 모니터링 |
✅ 데이터 링크 계층에서 이더넷
OSI 7계층에서 데이터 링크 계층(2계층)에서 네트워크 장비 사이 신호를 주고 받는 규칙을 정하는 Ethernet은 물리적 계층(1계층)과 연결되어 사용됩니다. 네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card(or Controller): NIC), 이더넷 케이블, 허브와 같은 네트워크 장비는 물리적 계층에서 정의됩니다.
✅ CSMA/CD
허브의 경우 데이터를 보낼 때 모든 PC에 데이터를 보내기 때문에 데이터들이 서로 충돌할 수 있으며, 이더넷은 동시 전송 시에도 충돌이 일어나지 않는 구조를 가지고 있습니다. CSMA/CD(Carrier sense multiple access with collision detection: 반송파 감지 다중 접속 및 충돌탐지)는 성능 개선을 위해 기존의 반송파 감지 다중 접속 방식(CSMA)을 일정 부분 수정한 방식입니다.
CSMA/CD는 비효율성으로 거의 사용하지 않는 규칙이며 스위치라는 네트워크 장비를 사용하면 충돌이 일어나지 않습니다.
✅ 스위치(Switch)
스위치와 라우터는 네트워크에서 관리자와 같은 역할을 담당합니다. 스위치는 데이터 링크 계층(2계층) 장비이며, 2계층 주소인 MAC 주소를 기반으로 동작합니다. 또한 허브처럼 충돌이 발생하지 않는 장점을 가지고 있습니다.
- 스위치는 레이어 2 스위치 or 스위칭 허브라고 불립니다.
- 외형은 허브와 비슷한 외형을 가지고 있습니다.
- 스위치 내부는 MAC 주소 테이블(MAC Adress Table)이 있으며, 브릿지 테이블(Bridge Table)라고도 합니다.
1. MAC 주소 테이블과 MAC 주소 학습 기능
스위치 전원을 켠 상태에서 MAC 주소 테이블의 MAC 주소는 미등록 상태입니다. 이후 컴퓨터에서 목적지 MAC 주소가 추가된 프레임이라는 데이터가 전송되면 MAC 주소 테이블을 확인하고 출발지 MAC 주소가 등록되어 있지 않았다면, MAC 주소와 포트를 함꼐 등록하게 되며, 이를 MAC 주소 학습 기능이라고 합니다.
2. 스위치 동작 방식
스위치 동작 방식은 3가지로 정의 할 수 있습니다.
- 플러딩(Flooding, 홍수)
- 어드레스 러닝(Address Learning)
- 포워딩/필터링(Forwarding/Filtering)
2.1 플러딩
플러딩은 스위치에 연결된 모든 포트로 패킹을 전달하는 방식입니다.
2.2 어드레스 러닝
스위치가 목적지 포트로 정확히 포워딩 하기 위해 MAC 주소 테이블을 만들고 유지되어야 하는데 이 과정을 어드레스 러닝이락 ㅗ합니다.
2.2 포워딩/필터링
유니캐스트에 대해서만 작업을 수행하는 포워드 필터링은 프레임이 다른 포트로 전송되지 않게 필터링 하는 것으로 스위치의 필수 기능입니다.
