신호의 전송과 충돌

1계층(물리계층) : 전기, 기계적인 부분의 전송을 시행한다.

1계층의 역할 : 케이블이 연결되어 있는 기기에 신호를 전달하는 것

 

통신매체

통신매체 : 신호가 지나는 파이프 역할을 하는 것(유선, 무선)

유선이 일반적

1. 전기신호를 사용하는 동선

UTP(Unshielded Twist Pair Cable)가 현재 사용(LAN)

일반가정이나 기업에서 사용

굽히기 쉬움

2. 광신호를 사용하는 광파이버

신호의 안정, 통신속도 뛰어남, 굽히기 어려움

 

신호와 충돌

인터페이스 : 데이터를 신호로 바꾸어 케이블에 보내고 케이블로부터 받은 신호를 데이터화 하는 것

=> 비트를 신호로, 신호를 비트로 변환하는 기기
신호 : 아날로그 신호, 디지털 신호(현대 통신에서는 압도적으로 디지털 신호가 많다. => 비트01 디지털 on off로 생각)

통신속도 : 신호의 형태와 전송방법에 따라 결정(일반적으로 1초 동안 전해지는 비트수(bps(bit per second))

1초 동안의 신호의 횟수, 1회 신호의 비트수

 

신호에 발생하는 문제

1. 신호의 감쇠

동선에는 저항이 있기 때문에 긴 케이블을 지나는 동안 신호가 약해짐. => 증폭 기계를 설치

2. 노이즈, 간섭

전기 신호가 어떤 원인에 의해 형태가 무너져 버리는 것. 신호의 진폭을 정확하게 읽을 수 없다.

=> 케이블에 실드 처리(광파이버는 노이즈나 간섭을 안 받음)

3. 충돌

멀티 액세스 네트워크 등에서 일어나는 문제(T자 분배기, 허브)

신호가 보내지고 있는 도중에 다른 신호를 보내는 경우에 발생

=>1. 신호를 보내는 타이밍을 서로 엇갈리게 하는 방법

=>2. 신호가 지나는 길을 나누는 방법

 

허브

허브에 케이블로 연결되어 있는 기기는 동일 케이블에 연결되어 있는 것하고 같은 취급을 받게 된다.

1. 신호의 증폭과 재생

허브는 감쇠에 의해 붕괴된 신호르 본래의 형태로 증폭, 재생한다.

(리피터 : 증폭만 하는 기계, 케이블을 많이 연결할 수 x)

2. 복수의 기기를 연결해서 네트워크를 구축하는 기능

허브에 연결되어 있는 기기끼리 신호를 주고받을 수 있게 된다.

(만약 포트의 수보다 많은 컴퓨터를 연결하려면 허브끼리 연결(연속 접속))

 

충돌 도메인

허브는 수신한 신호에 대해 어떤 제어도 하지 않는다.

플러딩 : 허브는 수신한 포트 이외의 모든 포트에 수신한 신호를 송신

=> 충돌이 일어날 가능성

충돌 도메인 : 신호를 송신하면 충돌이 발생할지도 모르는 범위

(허브로 연결되어 있는 컴퓨터는 같은 충돌 도메인 안에 있게 된다.)

충돌 도메인은 작아야만 한다.(다수의 컴퓨터가 필요하면 스위치)

 

2계층의 역할과 개요

신호의 송신 전이나 수신 후에 바르게 데이터를 송수신하는 순서가 필요

2계층(데이터링크 계층) : 신호가 닿는 범위에서의 데이터 전송에 관한 규정을 생각

세그먼트 범위에서의 데이터 전송

(멀티액세스 네트워크 : 허브로 연결되어 있는 기기 전체,

포인트 투 포인트 네트워크  : 서로 연결되어 있는 두대)

(넘는 범위는 3계층)

 

1계층에서 다루는 신호랑 케이블 등에 따라 2계층의 규격이 달라지게 된다.(LAN용 규칙, WAN용 규칙)

LAN용 규칙(LAN의 사실 표준인 이더넷)

프레이밍 : 1계층에서 주고받는 신호를 비트화해 거기에 의미를 갖게 하는 것

프리엠블 : 지금부터 프레임이 시작된다는 신호(이더넷은 1과 0을 교대로 보냄)

 

동기통신 : 타이밍을 맞추는 방법으로는 데이터를 송수신하지 않은 상태엥서도 클락 신호라고 부르는 타이밍을 맞추는 신호를 계속해서 보내는 방법이 있다.

=> 이 방식은 프레이밍 사용x 거의 사용되지 않음

 

2계층 주소와 이더넷

주소 : 데이터를 보내는 상대와 자신을 특정하는 데이터

어드레싱 : 주소를 어떻게 사용할지 어떻게 배정할지

주소는 데이터 전송 방법에 따라 3종류가 있다.

1. 유니캐스트 : 1대1 데이터 통신, 가장 일반적

2. 브로드캐스트 : 모두에게 메시지를 보내는 데이터 통신

3. 멀티캐스트 : 1대 다수

 

인터페이스마다 유일한 유니캐스트 주소를 갖는다.(라우터는 복수의 유니캐스트 주소)

MAC(Media Access Control) 주소 : 인터페이스에 지정된 고정 주소(이더넷에서 사용하는)

48비트. 4비트마다 16진수로 고쳐서 씀

선두 24비트는 벤더코드

 

이더넷

이더넷에서는 이더넷 헤더와 이더넷 트레일러를 데이터그램에 붙여서 이더넷 프레임으로 캡슐화하고, 이 이더넷 프레임이 신호가 돼서 케이블로 전달한다.

에러가 있었던 프레임은 파기. 파기했다는 것은 송신측에 알리지 않음

 

이더넷 동작

허브를 사용한 경우 신호

1. 플러딩에 의해 허브에 연결되어 있는 모든 기기에 신호가 도달한다.

2. 충돌이 발생한다.

 

1 => 이더넷에서는 수신한 프레임의 수신처 MAC주소를 보고 자기에게 온 것 외의 다른 프레임을 파기

2 => CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)라는 액세스 제어를 시행(반이중 통신)

(가능한 한 충돌을 일으키지 않도록 하기 위해 이더넷이 행하는 순서)

 

스위치

스위치 : 신호가 지나는 길을 나누기 위한 기기. 허브 대신에 사용

충돌은 허브에서 발생

 

스위치안에서 수신한 프레임을 따로따로 보낼 수 있도록 처리해서 충돌을 막는다.

1. MAC 주소 필터링

 a. 학습 : 수신한 프레임의 송신처 MAC 주소를 기록 => 수신한 포트랑 MAC주소를 연관

스위치는 포트에 연결되어 있는 컴퓨터의 MAC 주소를 기억

어드레스 테이블 : 대응표

 b. 스위칭

프레임을 수신한 스위치는 프레임의 수신처 MAC 주소를 보고 그 MAC 주소가 있는 포트만 프레임을 송신

=> 수신처가 다른 프레임에 동시에 스위치에 도달해도 충돌은 발생하지 x

 

문제점 : 학습전의 MAC 주소 수신의 프레임을 수신한 경우랑 멀티캐스트와 브로드캐스트 수신처인 프레임을 수신한 경우에는 허브와 마찬가지로 플러딩 => 버퍼링

 

2. 버퍼링

버퍼링 : 버퍼(Buffer)를 사용한 처리를 실행하는 것

버퍼 : 일시적으로 데이터를 기록해 둘 수 있는 기억기기(메모리)

충돌할 것 같은 프레임을 버퍼에 일시적으로 저장

문제점 : 버퍼의 용량 => 백 프레셔 또는 IEEE802.3x라는 규격을 사용해서 송신을 조정

전이중 이더넷에 대응하면 IEEE802.3x, 아니면 백 프레셔

충돌 도메인은 스위치에 의해 분할.

 

전이중 이더넷

반이중 통신 : 누군가가 송신중(자기는 수신중) 일때는 송신 불가능, 자기가 송신 중일 때는 수신 불가능(ex.트랜시버)

전이중 통신 : 동시에 송신과 수신을 할 수 있는 방식 -- 스위치

스위치를 사용해 전이중 통신으르 하는 것 : 전이중 이더넷