링크계층 - LAN

LAN(Local Area Network)

• router 없이 직접 통신이 가능한 host들(subnet)을 구성하는 네트워크
• LAN에 속한 host들은 미디엄을 공유한다.

Ethernet

• MAC 프로토콜의 일종

Ethernet frame

• IP 패킷을 감싸는 링크계층의 데이터 단위
• destination address(48bit): Gateway Router의 맥 주소
• source address(48bit): 자신의 맥 주소
• type: 상위 레이어의 프로토콜

Ethernet CSMA/CD

• Ethernet도 충돌을 피하기 위해 CSMA/CD 알고리즘을 사용한다.
  • CSMA/CD 에서의 재전송은 Collision이 발생했을 때만이다.
  • Collision이 감지되지 않았다면 유선랜 상황에서는 프레임이 무조겅 Gateway Router까지 도달했다고 간주한다.
  • 그렇기 때문에 Collision이 발생했으나 감지하지 못한다면 문제가 발생한다.
    • A에서 데이터를 전송하고 B에서 데이터를 전송해 collision이 발생했는데 이 Collision이 A에 도달하기 전에 A의 전송이 완료되면 A는 Collision이 발생했음에도 성공적으로 데이터 전송을 완료했다고 받아드릴 수 있다.
  • 이를 해결하기 위해 프레임 사이즈의 최소 길이인 Minimum frame size(64byte)를 강제한다.
    • Collision이 발생했을 때 Collision이 host에 도달하기 전에 데이터 전송이 완료되지 않도록 하게 함

Mac addresses

• 48비트로 이루어진 주소
• 앞 24비트는 제조사, 뒤 24비트는 인터페이스 고유 넘버를 의미한다.
• IP address는 위치에 따라 바뀔 수 있지만 Mac address는 hardware에 부여된 고유번호이기 때문에 바꿀 수 없다.

ARP(Address Routing Protocol)

• 프레임 헤더를 완성하기 위해서는 destination address를 알아야한다.
• 현재 source는 내 IP와 Gateway Router의 IP를 알고 있다. (DHCP)
• 각 source는 ARP table을 가지고 있는데 이 table에는 IP 주소와 맥 주소가 맵핑 되어있다.
• ARP table에 Gateway Router IP에 해당하는 맥주소가 없으면 source는 LAN에 ARP request를 broadcast한다.
• ARP Request에는 Gateway Router IP 가 담겨있어 해당 IP 주소를 가진 host가 자신의 맥주소를 응답한다.
• ARP table의 정보는 캐싱된 데이터이기 떄문에 TTL이 걸려있다.
• 이후에 Router에서 Router로 전달될 때에도 dest IP주소로 forwarding table의 다음 router 주소를 찾고 ARP로 해당 router의 Mac address를 알아내 프레임을 만들어 전달하는 방식이 반복된다.