데이터 링크 계층(Data Link Layer)

1.데이터 링크 계층(Data Link Layer)

OSI 모델

이제 OSI 모델의 2계층인 데이터 링크 계층에 대해 알아보자. 데이터 링크 계층은 네트워크 장비 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층으로, 랜에서 데이터를 정상적으로 주고받기 위해 필요하다. 여러 규칙들 중 가장 일반적으로 사용되는 규칙이 바로 이더넷(Ethernet)이다.

 

 

2. 데이터 링크 계층의 주기능

1) 프레이밍(Framing)

• 데이터 링크 계층은 네트워크 계층(Network Layer) 으로부터 받은 데이터를 프레임(Frame)단위로 나눈다. 프레임은 헤더(Header)와 트레일러(Trailer)를 포함하여 데이터가 올바르게 전송되고 수신될 수 있도록 도와준다.
• (상위 계층인 네트워크 계층에서 구성되는 데이터의 단위를 데이터그램(Datagram)이라한다.)
• 앞서 허브에 대한 설명에서 허브를 사용할 때, 특정한 컴퓨터 한 대에 데이터를 보내도 허브에 연결된 다른 모든 컴퓨터에 데이터가 전달된다고 하였다. 이때 헤더에 목적지 정보가 들어가기 때문에 목적지 이외의 컴퓨터는 데이터를 받더라도 무시하게 된다.

 

2) 물리적 주소 지정(Addressing)

• 데이터 링크 계층은 물리적 주소(MAC, Media Access Control address)를 사용하여 네트워크 내의 장치들을 식별한다.

 

3) 흐름 제어

• 송신자와 수신자 간의 데이터 전송 속도를 조절하여 수신자의 데이터 처리를돕는다. 이를 통해 데이터 전송 시 오버플로우(Overflow)가 방지된다. (오버플로우는 수신자가 처리할 수 잇는 용량보다 더 많은 데이터가 전송될 시 발생하는 상황으로 수신자의 버퍼가 가득 차 더 이상 데이터를 받아들일 수 없는 상태다.)

 

4) 오류 제어

• 데이터 링크 계층에서는 주로체크섬(Checksum)이나 순환 중복 검사(CRC: Cyclic Redundancy Check)와 같은 오류 검출 메커니즘을 사용해 프레임의 오류를 감지한다. 오류 감지 시, 프레임 전체를 재전송하는 방식으로 손상된 데이터를 복구한다.

 

5) 접근 제어

• 공유된 네트워크 매체(예: 이더넷)에 여러 장치가 접근할 때 충돌을 방지하기 위해 접근 제어 메커니즘을 사용한다.
• CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)나 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)와 같은 프로토콜이 해당된다.

 

 

3. 반송파 감지 다중 접속 및 충동 탐지(CSMA/CD)란?

여러대의 컴퓨터가 동시에 데이터를 보내면 데이터들이 서로 부딪힐 수도 있다. 그래서 이더넷은 여러 컴퓨터가 동시에 데이터를 전송해도 충돌이 일어나지 않는 구조로 이루어져 있다. 이는 동시에 데이터가 지나가지 않도록 데이터를 보내는 시점을 늦추는 방식으로 이루어진다.

 

CSMA/CD

CS: 데이터를 보내려 하는 컴퓨터가 케이블에 신호가 흐르고 있는지를 확인하는 규칙

MA: 케이블에 데이터가 흐르고 있지 않다면, 데이터를 보내도 된다는 규칙

CD: 충돌이 발생하고 있는지 확인하는 규칙

 

이런 규칙들을 통해 데이터의 충돌이 일어나지 않는 것이다. 하지만 해당 방식은 효율이 좋지 않아 현재 거의 사용되고 있지 않다. 대신 스위치라는 네트워크 장비를 사용해 충돌을 방지한다.

 

 

 

 

참고

책: 10일만에 배우는 네트워크 기초, 모두의 네트워크 | 미즈구치 카츠야 | 이승룡 옮김

https://velog.io/@redgem92/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0-%EB%A7%81%ED%81%AC-%EA%B3%84%EC%B8%B5Data-Link-Layer-1#framing

https://www.youtube.com/watch?v=pcC3Z-w_hDU&list=PLOtYyGQe3UxsEgKTNDQBp1aUhz2pdQJQa&t=66s