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- 논리적 위상 (Logical) : 데이터 전송 순서 결정 / _누가 먼저 데이터를 전송할건가?_
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계층별 네트워킹 장비란?
스터디2025.04.03
- 네트워크
⭐ 각 계층 별 사용되는 네트워킹 장비
| 구분 | 계층(영어) | 계층(한글) | 장비 | PDU | 헤더에 있는 주소 |
|---|---|---|---|---|---|
| L1 | Physical Layer | 물리 계층 | 리피터, 허브 | 비트(Bits) | 없음 (주소 개념 X) |
| L2 | Data Link Layer | 데이터링크 계층 | 스위치, 브리지, NIC | 프레임(Frame) | 출발지, 목적지 MAC 주소 |
| L3 | Network Layer | 네트워크 계층 | 라우터 | 패킷(Packet) | 출발지, 목적지 IP 주소 |
| L4 | Transport Layer | 전송 계층 | 없음 (소프트웨어 계층) | 세그먼트(Segment) | 출발지, 목적지 Port 번호 |
undefined- L1 : 신호를 단순 중계할 뿐, 주소를 가지지 않는다.
- L2 : MAC 주소 기반 통신이 이루어지며, LAN 내 통신을 담당한다. (스위치)
- L3 : IP 주소 기반 통신이 이루어지며, 서로 다른 네트워크(서로 다른 LAN)간 통신을 담당한다. (라우터)
- L4 : 포트 번호를 통해 응용 프로그램을 구분하며, 신뢰성 있는 전송을 담당한다. (TCP/UDP 등)
→ ⭐ 이때, 네트워크 장비 는 물리적 장비(L1~L3) 와 논리적 기능(L4) 이상으로 구분되므로 L4에는 장비가 없다.
네트워크 토폴로지(Network Topology) : 네트워크 구조 정의
토폴로지 이미지
→ 먼저 데이터를 전송하고자 하는 사람이 전송할 수 있다. ⭐ CSMA/CD 방식
문제점 : 동시에 전송하고자 하는 현상이 발생하므로 “충돌”이 날 가능성이 높다.
충돌이 난다면, 데이터 전송을 멈추는데 이때 무작위의 시간으로 전송을 다시 진행한다.
- Token passing (민주적 방식?)
→ 토큰을 가지고 있는 사람이 데이터를 전송할 수 있는 권한을 얻는다. (공평성)
원천적으로 충돌날 가능성을 차단한다.
CSMA/CD : 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 참지 기법
- 이더넷이 사용하고 있는 네트워크 방식은
CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access Collision Detection
- 원리
- 회선 상에 이미 다른 신호가 있는지 감지한다.
- 이미 회선이 사용중이라면 잠시 기다린 후 1번을 반복한다.
- 회선을 사용할 수 있게 되면 즉시 데이터를 전송한다.
- 만약, 수신 컴퓨터가 응답이 없거나 다른 신호와 충돌이 발생하면 일정 시간동안 대기 후 다시 1번부터 실시한다.
네트워크 장비 정리
| 계층 | 데이터 단위 | 장비 | 포트 수 | 주요 기능 | 네트워크 구조 | 특징 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 물리 계층 (L1) | 비트 (Bit) | ⭐리피터 (Repeater) | 2개 | 신호 증폭 및 재전송 | 버스 구조 (Bus Topology) | 허브/스위치로 대체됨 |
| - | - | 허브 (Hub) | 여러 개 | 신호 증폭 + 입력 제외 모든 포트로 전송 (Flooding) | 스타 구조 (Star Topology) | 허브도 스위치로 대체됨 |
| 데이터 링크 계층 (L2) | 프레임 (Frame) | ⭐스위치 (Switch) | 여러 개 | 목적지 MAC 확인 후 해당 포트로만 전송 (Filtering) | 스타 구조 (Star Topology) | 허브와 다르게 Filtering 수행 |
| - | - | 브릿지 (Bridge) | 2개 | 두 네트워크 구간 연결 및 MAC 기반 전송 | - | 스위치와 유사하나 포트 수 적음 |
| - | - | NIC (Network Interface Card) | 1개 | 데이터 전송/수신 인터페이스 역할 | - | MAC 주소를 가지며 L2 장비로 분류 |
| 네트워크 계층 (L3) | 패킷 (Packet) | ⭐라우터 (Router) | 여러 개 | IP 주소 기반 목적지 결정 및 경로 설정 | - | 서로 다른 네트워크 연결 담당 |
| 전송 계층 (L4) | 세그먼트 (Segment) | - (소프트웨어) | - | 포트 번호 기반 응용 구분 및 전송 제어 | - | 커널 내 소프트웨어 처리 |
💡 표를 보면 스위치가 필터링(Filtering)을 한다고 써있는데 이는 알고 있는 목적지 면 해당 포트로만 보내서 필터링이라 하고, 만약, 모르는 목적지이거나 브로드캐스트 프레임이면 모든 포트로 전송한다.
→ 즉, 상황에 따라 플러딩, 필터링을 모두 수행한다!
- 스위치(Switch)의 수행 방식 정리
| 상황 | 동작 | 설명 |
|---|---|---|
| 목적지 MAC 주소를 알고 있을 때 | 필터링 (Filtering) | MAC 주소 테이블을 기반으로, 해당 목적지가 연결된 포트로만 전송 |
| 모르거나 브로드캐스트일 때 | 플러딩 (Flooding) | 모든 포트(입력 제외)로 전송. ARP 요청, 처음 보는 목적지 MAC 등이 해당됨 |
💡 L1의 리피터와 허브, L2의 브릿지는 더 이상 사용되지 않는 장비
→ 현실에서 가장 쉽게 볼 수 있는 스위치 와 라우터 가 이를 대체함.
TCP/IP 프로토콜의 ‘사실상의 통신 표준’을 뭐라고 하는가?
→ de facto standard
⭐ 캡슐레이션 과정
- L7 ~ L5 에서 데이터를 생산 후 L4에 전달
- L4는 전달받은 데이터에
출발지 Port, 목적지 Port주소가 담긴 헤더를 붙여 세그먼트(Segment)로 변경 뒤 L3로 전달 - L3는 전달받은 세그먼트에
출발지 IP, 목적지 IP가 적힌 IP 헤더를 붙여 패킷(Packet)으로 변경 뒤 L2로 전달 - L2는 전달받은 패킷에
출발지 Mac, 목적지 Mac가 적힌 이더넷 헤더를 프레임(Frame)에 또 꼬리에FCS를 담은 트레일러를 붙인 뒤 L1에 전달 - L1은 전달받은 프레임을 비트로 변환하여 물리 매체로 전송
FCS (Frame Check Sequence)
- L2 프레임의 맨 끝에 붙는 오류 검출용 코드
- 4바이트(32비트)
- CRC방식으로 오류 체크