5. 링크 계층 2

6.4 스위치 근거리 네트워크

MAC 주소

• 링크 계층 주소가 가진 것은 호스트나 라우터가 아닌 호스트나 라우터의 어댑터(네트워크 인터페이스)임.
• 다수의 네트워크 인터페이스를 갖고 있는 호스트나 라우터는 여러 개의 링크계층 주소를 갖게 됨.
• MAC 주소(LAN 주소, 물리 주소, 링크 계층 주소)
  • 길이: 6바이트. (2^48개 만큼 사용 가능하므로 2^48개만큼의 사용 가능한 랜 주소가 있음)
  • 16진수 표기법으로 표시됨
    • ex) 5C-66-ab-90-75-b1
  • 첫 24비트는 IEEE가 고정, 나머지 24비트는 어댑터 제조 회사가 각 어댑터에게 유일하게 부여.
  • 어댑터의 위치에 따라서 변경되지 않음. (어디에 있든 항상 동일한 MAC 주소를 가짐)
    • 이름: hostname
    • 주소: IP 주소
    • 주민번호: MAC Address

 

ARP(Address Resolution Protocol)

• 네트워크 계층 주소를 링크 계층 주소로 변환해주는 프로토콜.

 

서브넷이 같은 노드로의 ARP를 이용한 데이터그램 전송

• 송신 호스트는 DHCP 프로토콜을 이용하여 DNS의 IP와 수신 호스트의 IP를 얻어낼 수 있음.
• 송신 호스트는 자신의 ARP 모듈에게 수신 호스트의 IP에 해당하는 MAC 주소를 물어봄.
• ARP 모듈은 IP 주소와 MAC 주소간의 매핑 정보를 갖고 있는 ARP 테이블로부터 IP에 해당하는 MAC주소를 찾을 수 있음.
  • ARP 테이블은 ARP 프로토콜을 사용하여 목적지 노드에 대한 MAC 주소를 획득함.
    • 송신 노드가 MAC 브로드캐스트 주소, 즉 목적지 주소를 FF-FF-FF-FF-FF-FF로 한 ARP 질의 패킷을  전송하도록 지시.
    • 어댑터는 ARP 링크 계층 프레임에 캡슐화하여 이 프레임의 목적지 주소를 브로드캐스트 주소로 해서 서브넷에 전달함.
    • 서브넷 상의 모든 어댑터들은 ARP 질의 패킷을 받고, 각 어댑터는 프레임에 들어 있는 ARP 패킷을 자신의 ARP 모듈로 전달함.
    • ARP 모듈 자신의 IP 주소가 ARP 패킷의 목적지 IP 주소와 일치하는지 검사.
    • 일치하는 노드는 요구된 매핑 정보과 포함된 응답 ARP 응답 패킷을 질의한 노드로 돌려보냄.
    • ARP 응답 패킷을 수신한 송신 노드는 자신의 ARP 테이블을 갱신하고 데이터그램을 전송함.

 

서브넷이 다른 노드로의 ARP를 이용한 데이터그램 전송

• 송신 호스트는 DHCP 프로토콜을 이용하여 DNS의 IP와 수신 호스트의 IP를 얻어낼 수 있음.
• 송신 호스트는 자신의 ARP 모듈에게 게이트웨이 라우터의 IP에 해당하는 MAC 주소를 물어봄.
• ARP 모듈은 IP 주소와 MAC 주소간의 매핑 정보를 갖고 있는 ARP 테이블로부터 IP에 해당하는 MAC주소를 찾을 수 있음.
  • ARP 테이블은 ARP 프로토콜을 사용하여 게이트웨이 라우터에 대한 MAC 주소를 획득함.
• 어댑터는 목적지 호스트의 IP를 포함한 프레임을 캡슐화 하여 게이트웨이 라우터로 전송함.
• 라우터는 포워딩 테이블을 참조하여 프레임 안의 데이터그램의 IP를 확인하고, 포워딩 테이블을 참조하여 데이터그램이 전달될 정확한 인터페이스를 결정함.
• 결정된 인터페이스는 데이터그램을 자신의 어댑터로 전달함.
• 어댑터는 ARP 테이블을 참조하여 데이터그램을 그 다음 라우터, 혹은 목적지 MAC 주소가 포함된 새 프레임에 캡슐화 하여 전송함.

 

이더넷

 

LAN

• 라우터를 거지치 않고 접근이 가능한 호스트들의 집합 (같은 네트워크 prefix를 가진 호스트들의 집합)

 

이더넷

• 인터넷: 글로벌 네트워킹 관련 프로토콜
• 이더넷: 근거리 네트워킹 관련 프로토콜
• 이더넷은 같은 랜 상에서 호스트간의 충돌을 방지하기 위한 프로토콜
• 이더넷 프레임 구조
  
  • 데이터 필드(46~ 1500바이트): MTU 1500이 초과하는 데이터그램의 경우 데이터그램을 단편화 함.
  • 목적지 주소(6바이트) :목적지 어댑터의 MAC 주소
  • 출발지 주소(6바이트): 출발지 어댑터의 MAC 주소
  • 타입 필드(2바이트): 목적지 네트워크 계층의 프로토콜. ex) IP
  • 순환중복검사CRC(4바이트): 오류 체크
  • 프리앰플(8바이트)

 

이더넷 기술

• 이더넷은 다양한 종류가 있으며 약어로 표현함
• 첫 부분: 표준 속도
  • 10, 100, 1000, 10G, 40G 등이 있으며 각각 초당 10메가비트, 100메가비트, 기가비트, 10기가비트. 40기가비트 이더넷을 뜻함.
• BASE: 베이스랜드 이더넷을 나타냄. (물리 매체가 이더넷 트래픽만을 전달함을 의미.)
• 마지막: 물리 매체를 나타냄.
  • 동축 케이블, 동선, 광섬유 등 다양한 물리 매체 의미. ex) T- 꼬임쌍선