[ ( 자습 ) 네트워크 ] 3. 물리 계층 / 데이터 계층 : 이더넷

이더넷이 물리계층과 데이터 계층에 어떻게 적용되어 있는지 알아보자.

 

유선 LAN 환경에서 가장 대중적으로 사용된다.

 

 

물리 계층에서 사용되는 케이블 ➡️ 이더넷 규격

데이터 링크 계층에서 주고받는 프레임 ➡️ 이더넷 프레임의 형식

 

 

(왼쪽) 물리 계층에서 사용되는 케이블은 이더넷이 정해둔 규격의 케이블을 사용하고

(오른쪽) 데이터 링크 계층에서는 해당 프레임의 정보들을 사용한다.

 

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물리 계층 

요새 이더넷은 IEEE 802.3 라는 이름으로 국제 표준이 된다. ( I triple E )

 

이더넷에 대한 표준은 계속 업데이트 되기 때문에

새로운 버전이 나오면 802.3 이후에 알파벳을 추가한다.

 

 

그냥 더 많이 알 필요까진 없고

 

표준에 따라 지원되는 네트워크 장비 , 통신 매체의 종류, 전송 속도가 달라진다

라고 알면 된다.

 

전송 속도

 

케이블에 대한 지칭은 다음과 같다.

 

100Base-T 일 땐, 최대 100Mbps 속도까지 지원 '될 수도 있다.' 라는 의미이다.

전송 속도에 대해서는 변수가 많기 때문에 무조건 100Mbps가 아니라, 최대 100Mbps라고 생각해야 함.

 

 

추가 특성

: 통신 매체의 특성을 명시한다.

 

- 전송 가능한 최대 거리

 

- 물리 계층 인코딩 방식 
   = 데이터 ➡️ 비트 신호 로 되는 방식

 

- 레인 수 
  =  비트 신호를 옮길 수 있는 전송로 수

 

- 통신 매체의 종류  (얘가 중요함)
 

1) C   = 동축 케이블

2) T   = 트위스티드 페어 케이블

3) S   = 단파장 광섬유 케이블

4) L   = 장파장 광섬유 케이블

 

 

예시에 있는 것들이 어떤 성능을 가진 , 어떤 케이블인지 보고 알아야 한다.

 

 

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데이터 링크 계층 

프레임

: 데이터 링크 계층에서의 데이터 단위 

 

( 이더넷 프레임 = 이더넷 네트워크에서 주고받는 프레임 )

 

 

캡슐화 과정에서 송신된 프레임
= 헤더 + 상위 계층 정보(페이로드) + 트레일러  로 구성된다.

 

그럼 그 프레임은 어떻게 생겼는지 더 상세하게 뜯어보자.

 

• 헤더 = 프리앰블 + 수신지 MAC 주소 + 송신지 MAC 주소 + 타입/길이
• 페이로드 = 데이터
• 트레일러 = FCS ( 데이터가 손상되지 않았는지 판단하는 역할 )

 

헤더

- 프리앰블 ( Preamble ) ( 8바이트 )

: 이더넷 프레임의 시작을 알리는 8바이트 크기의 정보

 

송수신지 간의 동기화를 위해 사용되는 정보이다.

 

 

 

- 송신지 / 수신지 MAC 주소 ( 각 6바이트 )

: ' 물리적 주소' 라고도 불린다.

 

i) 주로 고유하며, 변경되지 않는다. ( VM 같은 경우는 예외라서 주로라고 함, 그리고 전 세계에 네트워크 수가 더 많아서 겹치므로 고유X. )

 

ii) MAC 주소는 네트워크 인터페이스마다 부여되는 6바이트 길이의 주소다.

    - 이는 LAN 내의 송수신지 특정하고

    - 주로 NIC 장치가 네트워크 인터페이스 역할 담당한다

 

 

 * 네트워크 인터페이스. : 네트워크로 나가기 위한 관문 /  호스트가 통신매체와 연결되는 지점

 

컴퓨터에서 MAC주소 확인은 주로

ipconfig 혹은 ifconfig로 한다.

 

 

- 타입 /  길이 ( 2바이트 )

: 크기가 1500 이하 ➡️ 해당 필드는 프레임의 크기 를 나타낸다.

: 크기가 1500 이상 ➡️ 해당 필드는 타입 을 나타낸다.

 

타입이란? 

= 어떤 정보를 캡슐화 했는지에 대한 정보

주로 상위 계층에서 사용된 프로토콜을 명시한다.

 

 

 

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페이로드

데이터가 들어있다.

= 상위 계층에서 전달받거나, 전달해야 하는 내용이 들어있다.

 

최대 크기 : 1500 바이트 (캡슐화 할 수 있는 최대 크기. = MTU ) << 나중에 배운다 함

최소 크기 : 46 바이트 ( 이보다 작다면? 크기를 맞추기 위해서 Padding이 0으로 채워진다. )

 

 

 

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Frame Check Sequence
FCS

: 오류 검출용 정보 

= FCS 는 수신한 프레임에 오류가 있는지 확인하기 위한 필드이다.

 

해당 필드에는 Cyclic Redundancy Check 라는 CRC값 = 오류 검출용 값이 명시된다.

 

 

 

[ MAC 주소 2개 + 타입/길이 + 페이로드 ] 에 대한 정보를 가지고 CRC 값을 계산한다.

(해시를 쓸 수도 있고 여러 방법이 있을 것이다.)

 

➡️ 그렇게 계산한 FCS 값도 같이 송신한다.

➡️ 수신한 곳에서도 받은 후, 그 정보를 가지고 CRC 값을 계산한다.

 

해당 CRC값과 송신한 곳에서의 CRC값이 같다면 중간에 훼손이 일어나지 않았다는 의미이다!

 

 

(출처)

유튜브 한빛미디어 - 혼자 공부하는 네트워크