Local Area Network (LAN)

Local Area Network (LAN) 이란? : 비교적 좁은 지역 내에서 컴퓨터와 다른 네트워크 장치들을 연결하여 데이터 통신을 가능하게 하는 네트워크 (일반적으로 가정, 학교, 사무실 등 건물 내에서 사용되는 네트워크를 의미한다.)
example : 프린터, 인터넷, 컴퓨터, 스마트폰 등을 라우터를 통해 연결하여 인터넷을 공유하고, 데이터를 주고받는 네트워크

컴퓨터간 소통하는 방법

(1,0)을 전기신호 또는 전자기파로 주고받음

Hub

컴퓨터에 연결되어있는 케이블들을 서로 연결해주기 위한 장치

문제점

1. 컴퓨터1에서 컴퓨터2로 정보전송을 하는 도중에 컴퓨터2에서 컴퓨터1로 정보전송을 하게되는 경우 정보가 충돌되는 문제가 발생할 수 있다.
2. 정보가 모든 컴퓨터에 전달된다. 예를들어 Hub에 연결되어있는 컴퓨터에 모두 정보를 전송하게 되는 문제가 있다.

데이터 충돌문제 해결방법 (Collision Detection = 연속 충돌 검사)

컴퓨터에서 더미정보를 Hub에 전송하여 정보충돌이 발생하지 않을 경우를 기다렸다가 정보를 정상적으로 전달한다.

(위와같은 일련과정은 Hub를 통해 정보전송 가능에 대한 판단여부를 수시로 하기 때문에 상당한 시간이 걸린다.)

정보가 모든 컴퓨터에 전달되는 문제 해결방법

어느 컴퓨터에 전달할건지에 대한 정보를 함께 담아서 정보를 전달하면 된다.

위에서 말한 해당되는 정보는 MAC 주소이다.

Physical Layer (물리 계층)

MAC (Medium Access Control) 주소

네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card)에 고유하게 할당된 물리적 주소(= MAC 주소)

⇒ 네트워크에 연결되는 디바이스(컴퓨터, 핸드폰, 블루투스)에 물리적 주소가 존재한다.

💡 고유하게 할당된 물리적 주소지만, 소프트웨어적으로 변경이 가능하다. 이러한 경우는 프라이버시 보호, 네트워크 접근 제한 우회, 테스트 및 디버깅 등이 있다.

MAC 주소는 48 Bit (or 4 Byte)로 구성되어 있으며, 보통 16진수로 표기된다.

example) 00:1A:2B:3C:4D:5E
첫 3 byte는 IEEE(전기전자공학자협회)에서 기업(회사)이나 단체에 할당을 해준다. 뒤 3 byte는 차례로 생성이된다.

MAC 주소의 개수는 약 280조

• Bit의 단위
  • 1 비트 = 0 또는 1
  • 1 바이트 = 8 비트
  • 1 킬로바이트 (KB) = 1024 바이트
  • 1 메가바이트 (MB) = 1024 킬로바이트
  • 1 기가바이트 (GB) = 1024 메가바이트
  • 1 테라바이트 (TB) = 1024 기가바이트
  • 1 페타바이트 (PB) = 1024 테라바이트
  • 1 엑사바이트 (EB) = 1024 페타바이트
  • 1 제타바이트 (ZB) = 1024 엑사바이트
  • 1 요타바이트 (YB) = 1024 제타바이트

Data Link Layer (데이터 링크 계층)

프레임

Ethernet Frame 형식

Preamble (프리엠블) : 수신 측에서 신호 동기를 맞추기 위해서 사용한다. (길이 : 7 Byte)

Start Frame Delimiter (SFD) : Frame의 시작을 수신측에 알린다. (길이 : 1 Byte)

Destination MAC Address (목적지 MAC 주소) : Frame의 목적지 주소를 지정 (길이 : 6 Byte)

Source MAC Address (출발지 MAC 주소) : Frame의 출발지 주소를 지정 (길이 : 6 Byte)

Type/Length (유형/길이) : 데이터 필드의 길이를 나타내거나, 상위 계층 프로토콜(IPv4, IPv6, ARP)을 식별 (길이 : 2 Byte)

Data and Padding (데이터 및 패딩) : 실제 데이터 페이로드를 포함하며, 최소 프레임 크기 (64 Byte)를 맞추기 위해 필요 시 패팅을 추가함. (길이 : 46~1500 Byte)

Frame Check Sequence (FCS) : Frame 전송 중 발생할 수 있는 오류를 검출 (4 Byte)

Switch

💡 Switch가 나타나고, 기존 Dummy Hub는 사용하지 않게 되었다.

Switch는 MAC 주소들을 저장하고있다.

Switch가 MAC 주소들을 저장하고 있기 때문에 Frame을 받아서 목적지에 맞는 MAC 주소로 데이터를 바로 전송해 줄 수 있다. 때문에 데이터 충돌이 발생하지 않는다.