data-link Layer(2계층)-토폴로지/이더넷/토큰링

토폴로지

네트워크에는 토폴로지라는 개념이 있다. 토폴로지란 각 네트워크 디바이스들을 물리적으로 연결해 놓은 구성을 뜻한다. 

네트워크에는 위와 같은 여러 토폴로지가 있다. 각각의 토폴로지의 장/단점들을 알아보자.

Bus: 가운데 동축형 케이블을 하나 두고 통신하는 방식, 대표적으로 이더넷에서 사용하는 방식이다. 하나의 케이블에 모든 장비가 연결되어있어 충돌이 심하다. 그러나 네트워크의 확장이 용이하며 각 구성요소(단말)들이 고장나도 다른 단말에 영향을 미치지 않는다는 장점을 가지고 있다.

Ring: 대표적으로 토큰링 방식에서 사용하는 토폴로지이다. 순차적으로 통신하기때문에 충돌이 전혀 일어나지 않는다. 그러나 확장과 축소가 다소 불편하다는 단점이 있다.

Star: 중앙 장치와 별모양으로 연결되어 있는 것이 특징, 모든 단말은 중앙 장치를 통해 통신한다. 영역확장에 용이하며 통신 장애 발생 시 빠르게 문제 파악이 가능하다. 그러나 중앙 장치 의존도가 높아 중앙 장치 고장 시 모든 통신이 불가능하다는 단점이 있다.

Tree: Star형의 확장 형태, 계층적인 구조를 지니고 있으며 주로 대규모 네트워크에서 사용한다. 확장성이 뛰어나다는 장점이 있으나 star형과 비슷하게 최상위 장치의 의존도가 높다는 단점이 있다.

Full: mesh(full-connected): 가용적인 부분이 매우 뛰어난 토폴로지이다. 모든 장치가 서로 연결되어있어 일부가 고장이 나도 전체적인 통신망에 영향을 미치지 않는다. 그러나 비용이 비싸며 확장이 매우 어렵다.

Mesh: full-mesh의 비용적인 부분을 감안하여 생성된 토폴로지이다. 일부 중요한 장치들만 두개 이상 연결하여 사용한다.

이와 같이 여러가지 토폴로지들이 존재한다. 해당 네트워크 망의 구성 목적에 맞게 토폴로지를 설계하자!!

이더넷

이더넷은 대표적인 네트워크 구축 방식 중 하나이다. 이더넷은 CSMA/CD를 사용하여 통신한다

-CSMA: Carrier Sense Multiple Access의 줄임말이다. 이더넷으로 구축된 장비들은 자신의 망에서 지속적으로 신호를 감지하여 해당 신호가 없을 때만 신호를 전송한다.

-CD: Collision Detection의 줄임말이다. 지속적으로 신호를 감지하기는 하나 동시에 데이터를 전송하는 경우 충돌이 일어 날 수 있다. 충돌이 일어날 경우 각 디바이스는 임의의 시간동안 기다렸다가 다시 데이터 전송을 시작한다.

이더넷의 헤더는 다음과 같이 구성된다.

        

Preamble: 입력 타이밍을 맞추기위한 동기화 신호.

SFD: 프레임의 시작을 알린다.

Destination Address: 목적지 주소를 뜻한다. 이더넷에서는 MAC주소를 사용하여 통신한다.

Source Address: 출발지 주소를 뜻한다.

Type: 상위 계층의 프로토콜의 유형을 나타낸다.

FCS: 오류를 검출하는 역할을 한다.

*MAC(Media Access Control): 데이터 링크 계층에서 통신을 위해 사용되는 주소이며, 이더넷을 사용하는 모든 네트워크 디바이스에게 부여되는 주소이다. 실제적인 장비에 부여되는 주소이기에 물리적인 주소라고 한다. Mac주소는 총 48비트로 앞에 24비트는 벤더(제조사)에 할당되며 다음 24비트는 고유한 제품의 번호이다.

토큰링

토큰링은 링 토폴로지를 구성하고 있는 프로토콜이다. 원형 형태로 네트워크 디바이스들이 위치하며 하나의 토큰이 디바이스 사이에서 전달된다. 각 디바이스들은 토큰이 있어야만 통신이 가능하다. 즉 통신을 원하면 자신에게 토큰이 오기까지 기다려야한다. 해당 프로토콜은 충돌은 없지만 자신이 통신을 원해도 통신이 지연되는 단점이 있다.