[네트워크] 데이터링크 계층 - 이더넷

'혼자 공부하는 네트워크'를 공부하고 정리하는 내용

이더넷

다양한 통신 매체의 규격들과 송수신되는 프레임의 형태, 프레임을 주고 받는 방법 등이 정의된 네트워크 기술이다.

 

이더넷의 경우 물리계층과 데이터 링크 계층에서 사용되는 개념이다.

이더넷 프레임

이더넷 프레임은 상위 계층들로부터 받아들인 정보에 헤더와 트레일러를 추가하는 캡슐화 과정을 통해 만들어진다.

또한 프레임의 헤더와 트레일러를 제거한 뒤 상위 계층으로 올려보내는 역캡슐화 과정을 거친다.

 

이더넷 프레임 헤더 -> 프리엠블, 수신지 MAC 주소, 송신지 MAC 주소, 타입/길이

페이로드 -> 데이터

트레일러 -> FCS

 

로 각각 구성된다.

 

프리앰블

이더넷 프레임의 시작을 알리는 8바이트 크기의 정보이다.

첫 7바이트는 10101010, 마지막 바이트는 10101011이다.

수신지는 이 프리앰블을 통해 이더넷 프레임이 오고 있음을 알아차린다.

 

즉, 프리앰블은 송수신지 간의 동기화를 위해 사용되는 정보이다.

수신, 송신 MAC 주소

‘물리적 주소’(MAC 주소)는 데이터 링크 계층의 핵심이다.

 

MAC 주소는 네트워크 인터페이스마다 부여되는 6바이트 길이의 주소로, LAN 내의 수신지와 송신지를 특정할 수 있다.

MAC 주소는 일반적으로 고유하고, 일반적으로 변경되지 않는 주소로써 네트워크 인터페이스마다 부여된다.

타입/길이

필드에 명시된 크기가 05DC(16진수) 이하일 경우 이 필드는 프레임의 크기(길이)를 나타내고,

0600(16진수) 이상일 경우에는 타입을 나타내는 데 사용된다.

 

여기서 타입은 이더넷 프레임이 어떤 정보를 캡슐화했는지를 나타내는 정보로 이더타입이라고 불린다.

 

이 이더타입에는 상위 계층에서 사용된 프로토콜의 이름이 명시된다.

 

예를 들면, 어떤 프레임이 IPv4 프로톸로이 캡슐화된 정보를 운반한다면 0800(16진수), ARP 프로토콜이 캡슐화된 정보를 운반하면 0806(16진수)가 명시된다.

데이터

상위 계층에서 전달받거나 상위 계층으로 전달해야 할 내용이다.

네트워크 계층의 데이터와 헤더를 합친 PDU가 포함된다.

 

주의할 점이 반드시 46바이트 이상이여야 하기 때문에, 그 이하의 데이터면 크기를 맞추기 위해 패딩이라는 정보가 내부에 채워진다. 보통 0으로 채워진다.

FCS

수신한 이더넷 프레임에 오류가 있는지 확인하기 위한 필드이다.

 

데이터 링크 계층에서는 오류 검출이 이루어진다 했는데, 여기서 검출이 이루어진다.

이 필드에는 CRC = 순환 중복 검사라고 불리는 오류 검출용 값이 들어간다.

 

송신지는 프리앰블을 제외한 나머지 필드 값들을 바탕으로 CRC 값을 계산 한 후, 이 값을 FCS 필드에 명시한다.

수신지는 수신한 프레임에서 프리앰블과 FCS 필드를 제외한 나머지 필드 값을 바탕으로 CRC 값을 계산한 뒤, 이 값을 FCS 필드 값과 비교한다.

그 뒤 둘 사이의 값이 일치하지 않을 경우 오류가 있다고 발생해 프레임을 폐기한다.