혼공네트 2주차 - 물리 계층과 데이터 링크 계층(이더넷, NIC, 허브/스위치)

 

 

1주차에 대략적인 내용을 작성했기 때문에 바로 독서 및 스터디한 내용을 정리해본다

이번에는 좀 더 상세히 적어보았다!

독서 & 스터디

1주차에는 카페에서, 집에서 독서를 했다면.. 이번에는 독서실에서 노트북과 패드로 완독했다!

 

이더넷

이더넷(Ethernet)

• 현대 LAN, 특히 유선 LAN 환경에서 가장 대중적으로 사용되는 기술
• 컴퓨터들끼리 데이터를 주고 받으려면 케이블과 같은 통신 매체가 필요
• 다양한 통신 매체의 규격, 송신되는 프레임의 형태, 프레임을 주고받는 방법 등이 정의된 네트워크 기술

이더넷 표준

• 이더넷은 국제적으로 표준화가 이루어짐
• 전기전자공학자협회(IEEE)라는 국제 조직에서 이더넷 관련 기술을 IEEE 802.3으로 표준화함
• 허브, 스위치, NIC, 케이블 등 물리 계층과 데이터 링크 계층의 다양한 장비 등 이 모든 장비들은 특정 이더넷 표준을 이해하고 따름
• IEEE 802.3u, IEEE 802.3ab 등 새로운 이더넷 표준들이 계속 만들어지고 있음 

통신 매체 표기 형태

전송속도BASE-추가특성

 

1. 전송 속도

• 숫자만 표기되어 있으면 Mbps, 숫자 뒤에 G가 붙는 경우 Gbps 속도를 의미
• ex) 100Base-T: 100Mbps, 10GBASE-T: 10Gbps

전송 속도 표기	의미
10	10Mbps
100	100Mbps
1000	1000Mbps(1Gbps)
2.5G	2.5Gbps
5G	5Gbps
10G	10Gbps

 

2. BASE

• BASE는 BASEband의 약자로, 변조 타입(Modulation Type)을 의미
• 변조타입: 비트 신호로 변환된 데이터를 통신 매체로 전송하는 방법
• 일반적인 LAN 환경에서는 특별한 경우가 아니라면 대부분 디지털 신호를 송수신하는 베이스밴드 방식을 사용
• BASE 외에 BROAD로 표기하는 브로드밴드(BROADband), PASS로 표기하는 패스밴드(PASSband)도 존재

3. 추가 특성(additional distinction)

• 통신 매체의 특성을 명시
• 이곳에 명시할 수 있는 특성의 종류는 다양함
• 10BASE-2, 10BASE-5와 같이 전송 가능한 최대 거리가 명시되거나
• 데이터가 비트 신호로 변환되는 방식을 의미하는 물리 계층 인코딩 방식이 명시되거나
• 비트 신호를 옮길 수 있는 전송로 수를 의미하는 레인 수가 명시되기도 함
• ex) 100BASE-CX(물리 계층에서의 인코딩 방식), 10GBASE-LR4(레인 수)

통신 매체 종류

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

• 10BASE-T 케이블: 10Mbps 속도를 지원하는 트위스티드 페어 케이블
• 1000BASE-T 케이블: 10Mbps 속도를 지원하는 트위스티드 페어 케이블
• 10BASE-T 케이블: 10Mbps 속도를 지원하는 트위스티드 페어 케이블

+

초기 이더넷: 10Mbps

고속 이더넷: 100Mbps

기가비트 이더넷: 1Gbps (10GBASE-T)

 

이더넷 프레임

• 데이터 링크 계층의 이더넷 프레임 형식은 정해져 있음
• 송신지: 상위 계층으로부터 받아들인 정보에서 하위 계층으로 헤더와 트레일러를 추가하는 캡슐화 과정을 거침
• 수신지: 하위 계층에서 프레임의 헤더와 트레일러를 제거한 뒤 상위 계층으로 올려보내는 역캡슐화 과정을 거침
• 이더넷 프레임은 헤더 + 페이로드 + 트레일러로 구성됨
• 헤더: 프리앰블, 수신지 MAC 주소, 송신지 MAC 주소, 타입/길이
• 페이로드: 데이터
• 트레일러: FCS

- 프리앰블(preamble)

• 이더넷 프레임의 시작을 알리는 8바이트(64비트) 크기의 정보
• 프리앰블의 첫 7바이트는 10101010값을 가지고, 마지막 바이트는 10101011 값을 가짐
  수신지는 이 프리앰블을 통해 이더넷 프레임이 오고 있음을 알아차림
• 즉, 프리앰블은 송수신지간의 동기화를 위해 사용되는 정보

 

- 수신지 MAC 주소 & 송신지 MAC 주소

• '물리적 주소'라고 불리는 MAC주소는 데이터 링크 계층의 핵심
• MAC 주소는 네트워크 인터페이스마다 부여되는 6바이트(48비트) 길이의 주소로, LAN 내의 수신지와 송신지를 특정할 수 있음
• 일반적으로 MAC주소는 고유하고 변경되지 않는 주소로써 네트워크 인터페이스마다 부여됨(절대적으로 변경불가는 아님)
• 보통 NIC라는 장치가 네트워크 인터페이스 역할을 담당 -> 한 컴퓨터에 여러개의 NIC가 있다면, MAC주소도 여러개 있을 수 있음

 

- 타입/길이

• 타입/길이 필드에는 타입 or 길이가 올 수 있음
• 필드에 명시된 크기가 1500(16진수로 05DC) 이하일 경우 이 필드는 프레임의 크기(길이)를 나타내는 데 사용되고, 1536(16진수 0600) 이상일 경우에는 타입을 나타내는데 사용
• 타입이란 이더넷 프레임이 '어떤 정보를 캡슐화했는지'를 나타내는 정보. 이더타입(ethertype)이라고도 부름
• 대표적으로 상위 계층에서 사용된 프로토콜의 이름을 명시

타입	프로토콜
0800	IPv4
86DD	IPv6
0806	ARP

 

- 데이터

• 데이터는 상위 계층에서 전달받거나 상위 계층으로 전달해야 할 내용
• 네트워크 계층의 데이터와 헤더를 합친 PDU가 여기 포함됨
• 최대 크기는 1500byte로, 유의할 점은 반드시 일정크기(46바이트 이상)이어야 한다
• 그 이하의 데이터라면 크기를 맞추기 위해 padding이라는 정보가 내부에 채워짐
  보통 46바이트 이상이 될 때까지 0으로 채워짐

- FCS(Frame Check Sequence)

• 수신한 이더넷 프레임에 오류가 있는지 확인하기 위한 필드
• 데이터 링크 계층에서 오류 검출이 이루어지기도 한다는 부분은 이 FCS에서 일어나는 부분
• 이 필드에는 CRC(Cycle Redundancy Check, 순환 중복 검사)라고 불리는 오류 검출용 값이 들어있음
• 송신지는 프리앰블을 제외한 나머지 필드 값들을 바탕으로 CRC 값을 계산한 후, 이 값을 FCS에 명시
• 수신지는 수신한 프레임에서 프리앰블과 FCS 필드를 제외한 나머지 필드 값들을 바탕으로 CRC 값을 계산한 뒤, 이 값을 FCS 필드와 비교. 이때 비교 값이 일치하지 않으면 프레임에 오류가 있다고 판단하여 해당 프레임을 폐기

 

토큰 링(Token Ring)

• 이더넷 이외의 다른 LAN 기술
• 호스트들이 링(고리) 형태로 연결됨
• 호스트끼리 돌아가며 토큰이라는 특별한 정보를 주고받음
• 네트워크 내 다른 호스트에게 메시지를 송신하려면 반드시 이 토큰을 소유하고 있어야 함

 

NIC와 케이블

NIC(Network Interface Controller)

• 호스트와 통신 매체를 연결하고(또는 네트워크 장비에도 연결됨), MAC 주소가 부여되는 네트워크 장비
• 통신 매체에는 전기, 빛 등 다양한 신호가 흐를 수 있다. 호스트가 이를 제대로 이해하려면 통신매체를 통해 전달되는 신호와 컴퓨터와 이해할 수 있는 정보간에 변환이 이루어져야 한다. 이때 호스트와 유무선 통신 매체를 연결하고 이러한 변환을 담당하는 네트워크 장비
• 통신 매체를 통해 전달되는 신호를 사람들이 주고받는 '말'에 비유한다면, NIC는 '귀'와 '입'에 비유할 수 있다
  귀와 입이 있어야 비로소 대화가 가능한 것처럼, 호스트는 NIC가 있어야 네트워크에 참여할 수 있다
• 위와 같은 점에서 NIC를 '호스트를 네트워크(LAN)에 연결하기 위한 하드웨어'라고 표현하기도 함
• NIC는 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, LAN 카드, 네트워크 카드, 이더넷 카드 등 다양한 명칭으로 불림
• 현재는 NIC의 형태가 카드 뿐만 아니라, USB형, 메인보드 내장형 등이 존재
• NIC의 지원 속도는 네트워크 속도에 영향을 미침. 10Mbps ~ 100Gbps에 이르기까지 다양

케이블(Cable)

• NIC에 연결되는 물리 계층의 유선 통신 매체
• 유선 네트워크에서 사용되는 대표적인 케이블 2가지
  1. 트위스티드 페어 케이블
  2. 광섬유 케이블

1. 트위스티드 페어 케이블

• 케이블 본체 + 커넥터(RJ-45)로 구성
• 구리선으로 이루어짐
• 노이즈에 민감
• 구리선을 그물 모양의 철사 또는 포일로 감싸 보호하는 경우가 많음
• 차폐(shielding) - 구리선 주변을 감싸 노이즈를 감소시키는 방식
• 차폐에 사용된 그물 모양의 철사와 포일을 각각 브레이브 실드 또는 포일 실드라고 부름
• STP: 브레이브 실드로 구리선을 감싸 노이즈를 감소시킨 트위스티드 페어 케이블
• FTP: 포일 실드로 노이즈를 감소시킨 트위스티드 페어 케이블
• UTP: 아무것도 감싸지 않은 구리 선만 있는 케이블
• U - 실드 없음, S - 브레이브 실드, F - 포일 실드로 명칭
• 외부 실드 / 내부 실드로 표현하기도 함
  ex) S/FTP: 외부는 브레이브 실드, 내부의 구리선은 포일 실드
         F/FTP: 외부/내부 둘 다 포일 실드
         SF/FTP: 케이블 외부는 브레이브 실드와 포일 실드, 내부는 포일 실드
         U/UTP: 아무것도 감싸지 않은 케이블
• 카테고리(Category)에 따른 트위스티드 페어 케이블의 분류

특징	Cat5	Cat5e	Cat6	Cat6a	Cat7	Cat8
지원 대역폭	100MHz	100MHz	250MHz	500MHz	600MHz	2GHz
주요 대응 규격	100BASE-TX	1000BASE-T	1000BASE-TX	10GBASE-T	10GBASE-T	40GBASE-T
전송 속도	100Mbps	1Gbps	1Gbps	10Gbps	10Gbps	40Gbps

 

2. 광섬유(fiber optic) 케이블

• 빛(광신호)를 이용해 정보를 주고받는 케이블
• 빛을 이용하여 전송하기 때문에 전기 신호보다 훨씬 빠르고 먼 거리까지 전송이 가능
• 노이즈로부터 간섭받는 영향도 적음
• 대륙 간 네트워크 연결에도 사용
• 케이블 본체 + 커넥터(LC/SC/FC/ST)로 구성
• 광섬유의 중심에는 코어(core), 코어를 둘러싸는 클래딩(cladding)이 있음
• 클래딩은 빛이 코어 안에서만 흐르도록 빛을 가두는 역할을 함
• 코어와 클래딩 간에 빛의 굴절률 차이를 만들어 빛을 코어 내부에 가두는 원리
• 코어의 지름에 따라 싱글 모드 광섬유 케이블 / 멀티 모드 광섬유 케이블로 나뉨
  • 싱글 모드 광섬유 케이블
    • 코어의 지름: 8~10 마이크로미터
    • 코어의 지름이 작기때문에 빛이 이동할 수 있는 경로가 많지 않음
    • 다시 말해, 코어의 지름이 작다면 빛의 이동 경로가 하나 이상을 갖기 어렵고, 이를 두고 모드(mode)가 하나(single)이라고 표현
    • 신호 손실이 적기때문에 장거리 전송에 적합
    • 멀티 모드에 비해 일반적으로 비용이 높음
    • 파장이 긴 장파장의 빛을 사용
    • 본체는 대부분 노란색과 파란색을 띠고 있음
    • 대표적인 싱글 모드 광섬유 케이블 규격(L-Lagrge): 1000BASE-LX, 10GBASE-LR
  • 멀티 모드 광섬유 케이블
    • 코어의 지름: 50~62 마이크로미터
    • 코어의 지름이 싱글 모드보다 크기 때문에 빛이 여러 경로로 이동할 수 있음. 이를 두고 모드(mode)가 여러 개(multi)라고 표현
    • 멀티 모드는 싱글 모드보다 전송 시 신호 손실이 클 수 있기에 장거리 전송에는 부적합
    • 일반적으로 수백미터, 길어야 수 킬로미터 정도만 전송이 가능
    • 비교적 근거리를 연결하는데 주로 사용됨
    • 파장이 짧은 단파장의 빛을 사용
    • 본체는 대부분 오렌지색과 아쿠아색을 띠고 있음
    • 대표적인 멀티 모드 광섬유 케이블 규격(S-Short): 1000BASE-SX, 10GBASE-SR

 

허브

주소 개념이 없는 물리 계층

 

물리 계층에는 주소 개념이 없음

• 송수신지를 특정할 수 있는 주소는 데이터 링크 계층부터 존재함
• 물리 계층에서는 단지 호스트와 통신 매체 간의 연결과 통신 매체상의 송수신이 이루어짐
• 물리 계층의 네트워크 장비는 송수신되는 정보에 대한 어떠한 조작(송수신 내용 변경)이나 판단을 하지 않음

반면 데이터 링크 계층에는 주소 개념이 있음

• MAC 주소가 여기에 속함
• 데이터 링크 계층의 장비나 그 이상 계층의 장비들은 송수신지를 특정할 수 있음
• 주소를 바탕으로 송수신되는 정보에 대한 조작과 판단 가능

허브(Hub)

• 물리 계층에서 여러 대의 호스트를 연결하는 장치
• 리피터 허브(repeater hub)라 부르기도 하고, 이더넷 허브(ethernet hub)라고 부르기도 함
• 커넥터를 연결할 수 있는 지점을 포트(port)라 부름
• 허브는 오늘날 인터넷 환경에서 잘 사용되지 않음
• 허브가 가진 두 가지 큰 특징
  1. 전달받은 신호를 다른 모든 포트로 그대로 다시 내보냄
     허브는 물리 계층에 속하는 장비이고, 물리 계층에서는 주소 개념이 없기에 허브는 수신지를 특정할 수 없음
  2. 반이중 모드(half duplex)로 통신함
     호스트A가 호스트B에게 송신중일때는 호스트B는 호스트A에게 송신할 수 없음. 즉 동시에 송수신이 불가능하며, 다른 한쪽의 말이 끝나야 비로소 이쪽에서 말할 수 있는 무전기와 비슷함
     반대로 전이중(full duplex) 모드는 송수신을 동시에 양방향으로 할 수 있는 통신 방식. 2차선 도로와 비슷함
• 콜리전 도메인(collision domain)
  • 허브가 동시에 신호를 송신하면 충돌(콜리전)이 발생
  • 허브에 호스트가 많이 연결되어 있을수록 충돌 발생 가능성이 높음
  • 충돌이 발생할 수 있는 영역을 콜리전 도메인이라 함
  • 허브에 연결된 모든 호스트는 같은 콜리전 도메인에 속함
  • 콜리전 도메인은 작으면 작을수록 충돌이 발생할 가능성이 줄어듦
  • 허브에 연결된 모든 호스트가 하나의 콜리전 도메인에 속하는 것은 바람직하지 않음
  • 허브의 넓은 콜리전 도메인으로 인한 충돌 문제를 해결하려면 CSMA/CD 프로토콜을 사용하거나 스위치 장비를 사용해야 함

리피터(repeater)

• 허브 이외에 물리 계층의 대표적인 장비
• 트위스티드 페어 케이블에 흐르는 전기 신호는 전송 거리가 길어질수록 감소하거나 왜곡될 수 있음
• 이 신호가 감소하거나 왜곡되는 것을 방지하기 위해 전기 신호를 증폭시켜주는 역할을 함
• 물리 계층의 장비이므로 신호에 대한 어떠한 판단이나 조작을 하지 않고, 그저 신호를 증폭시키기만 함
• 허브는 이러한 리피터의 기능을 포함하는 경우가 많음

CSMA/CD

• 허브의 신호 충돌 문제를 해결하기 위한 프로토콜
• 반이중 이더넷 네트워크에서 충돌을 방지하는 대표적인 프로토콜
• 여러 호스트가 공유하는 통신 매체(media)에 접근(access)할 때 사용 가능한 제어(control) 방식이라는 점에서 매체 접근 제어(MAC: Media Access Control) 방법의 일종이라고도 부름
• CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
  1. CS - Carrier Sense, 캐리어 감지
     • 현재 통신 매체의 사용 가능 여부를 검사 - 캐리어 감지
     • (CSMA/CD) 반이중 이더넷 네트워크에서 메세지를 보내기 전에 현재 네트워크상에서 전송 중인 것이 있는지를 먼저 확인
     • 정확히는 '반송파 감지'를 의미. 반송파 감지는 '통신 매체상에서 흐르는 신호 감지'
  2. MA - Multiple Access, 다중 접근
     • 복수의 호스트가 네트워크에 접근하려는 상황 - 다중 접근
     • 때로는 캐리어 감지를 하는데도 두 개 이상의 호스트가 부득이하게 동시에 네트워크를 사용하는 상황이 존재
     • 복수의 호스트가 네트워크에 접근하려는 상황을 다중 접근이라 부르고, 이때 충돌이 발생함
  3. CD - Collision Detection, 충돌 검출
     • 충돌이 발생하면 이를 검출함 - 충돌 검출
     • 충돌을 감지하면 전송이 중단되고, 충돌을 검출한 호스트는 다른 이들에게 충돌이 발생했음을 알리고자 잼 신호(jam signal)라는 특별한 신호를 전송
     • 이후 임의의 시간 동안 기다린 뒤에 다시 전송
• 이더넷 네트워크에서 CSMA/CD 프로토콜을 사용하면 아래와 같은 순서로 진행된다
  1. 먼저 현재 전송이 가능한 상태인지 확인
  2. 다른 호스트가 전송중이지 않을 때 메세지를 전송
  3. 만일 부득이하게 다수의 호스트가 접근하여 충돌이 발생하면 임의의 시간만큼 대기한 후에 다시 재전송

 

스위치

CSMA/CD를 통해 충돌 문제를 어느정도 완화할 수는 있지만, 사실 이보다 더 근본적인 해결 방법이 존재함

<전달받은 신호를 수신지 호스트가 연결된 포트로만 내보내고, 전이중 모드로 통신>

이러면 포트별로 콜리전 도메인이 나누어지기 때문에 충돌 위험이 감소하고, CSMA/CD를 이용할 필요도 없어짐

-> 이러한 기능을 지원하는 네트워크 장비가 데이터 링크 계층의 스위치

 

나는 어릴적 초등학생 때 컴퓨터 학원을 다니면서 벽 한쪽에 구석탱이에 수많은 포트들에 랜선이 꽂혀 있는 것을 봤다. 아마 그게 스위치였던 것 같다!

 

스위치(switch)

• 데이터 링크 계층의 네트워크 장비
• 2계층에서 사용한다 하여 L2 스위치라고도 불림
  (상위 계층에서 사용되는 L3 스위치, L4 스위치 등도 존재)
• 스위치의 여러 포트에는 호스트를 연결 할 수 있는데, 이런 점은 허브와 유사
• 스위치는 성능상의 이점때문에 오늘날까지도 이더넷 네트워크 구성 시 자주 사용
• 스위치의 특징
  1. MAC 주소 학습 - MAC address learning
  2. MAC 주소 테이블 - MAC address table
  3. VLAN - Virtual LAN

MAC 주소 학습(MAC address learning)

• 플러딩(Flooding) - 플러팅 아님ㅋ
• 필터링(Filtering)
• 포워딩(Forwarding)
• 에이징(Aging)

책 내용을 토대로 MacOS의 Keynote로 그려봤다..ㅎ

그림은 플러딩과 포워딩까지만 그렸다. 필터링과 에이징은 이후의 과정이므로.. 굳이 그림까지는..ㅎㅎ

 

1. 아직 MAC 주소 테이블은 아무 정보도 없는 상황

2. 호스트 A가 호스트 C로 프레임을 전송하려고 한다

3. 스위치에서 프레임의 송신지 MAC 주소 필드를 보고 MAC 주소 테이블의 1번 포트에 호스트A의 MAC 주소를 기록한다
(MAC 주소 학습)

4. 송신지인 1번 포트를 제외한 2, 3, 4번 모든 포트로 프레임을 전송한다(플러딩)

5. 호스트 B, D는 자신과 관련이 없는 프레임을 전송받았기 때문에 폐기한다

6. 호스트 C는 스위치로 응답 프레임을 전송한다 -> 호스트A에서 호스트C로 목적지에 맞게 프레임이 전송됐다(포워딩)

7. 스위치에서 응답 프레임의 송신지 MAC 주소 필드를 보고 MAC 주소 테이블의 3번 포트에 호스트C의 MAC 주소를 기록한다
(MAC 주소 학습)

8. 이제 호스트 A와 C의 MAC 주소와 연결된 포트를 알고 있으므로 두 호스트가 프레임을 주고받을 때는 다른 포트로 프레임을 보낼 필요가 없게 된다(필터링)

9. 만약 MAC 주소 테이블에 등록된 특정 포트에서 일정 시간동안 프레임을 전송받지 못했다면 해당 항목은 삭제된다(에이징)

 

브리지(bridge)

• 데이터 링크 계층의 스위치와 유사한 장비
• 네트워크 영역을 나누어 콜리전 도메인을 나누거나 네트워크를 확장하는 용도로 사용
• 스위치의 기능들도 제공 - MAC 주소 학습, 포워딩, 필터링
• 다만, 단일 장비로서의 브리지는 비교적 최근에 대중화된 스위치에 비해 사용 빈도가 줄어드는 추세
• 브리지를 이용한 네트워크 구획 및 확장은 스위치를 통해서도 충분히 가능하고, 최근 스위치의 기능은 일반적으로 브리지의 기능을 포괄할 뿐만 아니라 더 다양하고 프레임 처리 성능 면에서도 더 우수함

 

VLAN(Virtual LAN)

• VLAN은 Virtual LAN의 줄임말
• 스위치를 이용해 만들 수 있는 가상의 LAN
• 허브 - 송신지 포트를 제외한 모든 포트로 신호를 내보내기에 네트워크상에 불필요한 트래픽이 늘어날 수 밖에 없고, 이는 성능의 저하로 이어짐
• 스위치 - 스위치에 연결된 호스트 중에서도 서로 메시지를 주고받을 일이 적거나 브로드캐스트 메시지를 받을 필요가 없어서 굳이 같은 네트워크(LAN)에 속할 필요가 없는 호스트가 있을 수도 있음. 그렇다고 이들을 분리하고자 하면 매번 새로운 스위치 장비를 구비해야 하는데, 이는 낭비로 이어짐

• VLAN을 구성하는 방법 2가지
  1. 포트 기반 VLAN - port based VLAN
  2. MAC 기반 VLAN - MAC based VLAN

포트 기반 VLAN - port based VLAN

• 스위치의 포트가 VLAN을 결정하는 방식
• 한계점 - 한 대의 스위치의 포트 갯수를 초과하는 VLAN1,2,3...N 망을 구축하기 위해서는 여러 대의 스위치를 구비해서 같은 VLAN 포트끼리 연결하여 VLAN을 확장해야 됨 -> 포트의 낭비로 이어짐
• VLAN 트렁킹(VLAN Trunking)으로 포트의 낭비를 해결할 수 있음
  • 두 대 이상의 VLAN 스위치를 효율적으로 연결하여 확장하는 방법
  • 스위치 간의 통신을 위한 특별한 포트인 트렁크 포트(trunk port)에 VLAN 스위치를 서로 연결하는 방식
  • 태그 포트(Tagged port)라고도 불림
  • 트렁크 포트가 아닌 하나의 VLAN이 할당된 일반적인 포트는 액세스 포트(Access port)라고 불림
  • 트렁크 포트로 전달받은 프레임이 어떤 VLAN에 속하는지 확인하려면 일반적인 이더넷 프레임으로는 알 수 없고, VLAN 태그가 추가된 확장된 이더넷 프레임(802.1Q)를 사용해야 함
  • VLAN 태그는 헤더에 속하고 32비트(4바이트) 크기를 갖고 있으며, 이 정보를 통해 어떤 VLAN에 속한 프레임인지 알 수 있음

MAC 기반 VLAN - MAC based VLAN

• 송수신하는 프레임 속 MAC 주소가 호스트가 속할 VLAN을 결정하는 방식
• 호스트 A의 MAC 주소가 특정 VLAN에 할당되었다면, 어떤 포트에 연결되든 호스트 A는 해당 VLAN에 속한 호스트로 동작 

 

숙제

Ch.02 (02-1) 확인 문제 2번(p.87), (02-3) 확인 문제 4번(p.111) 풀고 설명하기

Q. 이더넷 프레임에서 ㄱ, ㄴ, ㄷ에 들어갈 올바른 단어를 보기에서 찾아서 빈칸을 채워 보세요.

보기: FCS, 송신지 MAC 주소, 프리앰블

(ㄱ) / 수신지 MAC 주소 / (ㄴ) / 타입or길이 / 데이터 / (ㄷ)

A. ㄱ: 프리앰블, ㄴ: 송신지 MAC 주소, ㄷ: FCS

기본적인 이더넷 프레임은 헤더/페이로드/트레일러로 나뉜다.

- 헤더는 프리앰블(전문), 수신지/송신지 MAC주소, 타입or길이

- 페이로드는 데이터

- 트레일러는 FCS가 속한다

 

 

Q. CSMA/CD와 관련해 서로 맞는 용어끼리 선으로 이어 보세요.

1. CS ·			· 충돌 검출
2. MA ·			· 캐리어 감지
3. CD ·			· 다중 접근

A. CS <-> 캐리어 감지 / MA <-> 다중 접근 / CD <-> 충돌 검출

- CS: Carrier Sense. 반송파를 감지한다. 반이중 네트워크에서 메시지를 보내기 전에 현재 네트워크 상에서 전송 중인 것이 있는지 먼저 확인하는 것.

- MA: Multi Access. 다중 접근. 때로는 캐리어 감지를 하는데도 두 개 이상의 호스트가 부득이하게 동시에 네트워크를 사용하려 할 때가 있는데, 이 상황을 다중 접근이라 한다.

- CD: Collision Detection. 충돌 검출. 충돌을 감지하면 전송이 중단되고, 충돌을 감지한 호스트는 다른 이들에게 충돌이 발생했음을 알리고자 잼 신호라는 특별한 신호를 보낸다. 그리고 임의시간동안 기다린 뒤 재전송한다.

 

추가숙제

집에 있는 케이블에 표기된 명칭 표기를 바탕으로 케이블 구조 및 전송 속도 가늠해 보기

내 방에 있는 컴퓨터는 둘다 WIFI를 사용하고 있기 때문에, 이 WIFI 신호를 만들어주는 공유기(L4 스위치)로 가서 랜선을 확인해 봤다.

일단 앞에서 공부한 UTP, CAT5E 두개가 눈에 띈다. 나머지는 170M? 정도의 랜선이고, KT에서 공식으로 만든 것 같았다.

INDOOR니깐 실내용인것 같고 0.5-4P, CM, 75C HDPE, DONG 1L 에 대해서는 잘 모르겠다.

랜선은 2022년에 만들어지거나 출고된 제품인 것 같았다.

UTP	Unshielded Twisted Pair (Cable)
CAT5E	지원 대역폭은 100MHz이며, 전송 속도는 1Gbps

 

후기

좋았던 부분

보통 네트워크 계층부터 CLI로 명령어 날려가면서 잘 볼 수 있는 이점이 있기 때문에 장비와 이론들로 가득한 이번 챕터를 다른 사람들은 심심해 했을 것 같다는 생각이 들었다.

나는 어릴 적 집에서 또는 컴퓨터학원에서 그리고 피시방 알바를 하면서 모뎀, 허브, 스위치, 라우터 등을 눈으로 본 경험이 있기 때문에 좀 더 재밌었다.

또한 군인때는 가설병으로 일하며 군 부대의 아날로그 전화기를 IP 전화기로 바꾸는 작업을 진행한 경험이 있다. 천장을 열어서 UTP 랜선 케이블을 넘기고, 랜선 확인기로 1-8번까지 신호가 잘 가는지 체크하고 잘 안되면 흰주주흰초파흰파초흰갈갈 색상을 꼬아서 RJ-45잭에 연결시키기도 했었다.

그리고 내가 책의 저작권을 훼손하지 않기 위해 PPT로 다시 그리니까 내 기억에 훨씬 오래 남을 것 같고, 남들에게 알려준다는 느낌으로 2주차 글을 작성하니까 내 자신한테 더 도움됐던 것 같다.

아쉬웠던 부분

책에 아쉬운 부분은 거의 없지만...!! 트위스티드 페어 케이블 만드는 법, 그리고 L2/L3/L4 스위치의 차이점도 있었으면 좋았을 것 같다.

정확히는 트위스티드 페어 케이블을 만드는 법은 너무 길어질 것 같아서 책에서 내용을 뺀 것 같고 이는 좋은 결정이라고 생각한다.

추가로 내가 궁금했던 것을 chatgpt한테 물어봤다. 포트 기반 VLAN과 MAC 기반 VLAN중에 어떤게 더 많이 사용되는지 궁금했었다.

현대 네트워크에서 포트 기반 VLAN이 더 많이 사용되는 이유

1. 단순성 및 관리 용이성: 포트 기반 VLAN은 설정이 단순하고 관리가 용이하기 때문에, 네트워크 관리자들이 선호합니다. 특히, 큰 네트워크에서는 간단한 관리가 매우 중요합니다.
2. 성능: 포트 기반 VLAN은 하드웨어 수준에서 처리되기 때문에 성능이 더 좋습니다.
3. 보안 및 안정성: 포트 기반 VLAN은 물리적 포트와 직접 연결되므로, 보안 및 안정성 측면에서도 유리합니다.

추가적인 정보 또는 현실에서의 적용 등 아주아주 작은 아쉬움 빼고는 정말 좋은 챕터였다고 생각한다!

 

책 구매처

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