OSI 7 Layer : 1계층, 2계층

1계층 물리계층

네트워크의 기본이 되는 물리 계층(Physical Layer) 은 시스템 간의 물리적 연결을 담당하는 계층으로, 데이터를 전기 신호로 변환하여 전송 매체를 통해 전달하는 역할을 합니다. 컴퓨터는 전기적 신호를 기반으로 데이터를 주고받는데

전기가 흐르면 ON(1), 흐르지 않으면 OFF(0)로 인식하여 정보를 처리합니다.

 

비트열과 전기 신호 변환

컴퓨터는 0과 1로 이루어진 비트열을 데이터로 처리합니다. 하지만 네트워크를 통해 데이터를 전송하려면 비트열을 전기 신호로 변환해야 하는데 이때 중요한 역할을 하는 장치가 바로 네트워크 인터페이스 카드(NIC, Network Interface Card)입니다. NIC는 데이터를 전기 신호로 변환하고, 반대로 전기 신호를 데이터로 변환하는 기능을 수행합니다.

 

물리 계층에서 사용하는 주요 장비

물리 계층에서는 데이터 전송을 위해 다양한 네트워크 장비가 사용됩니다. 대표적인 장비로는 피터, 더미 허브가 있습니다.

1. 리피터

리피터는 신호가 약해지는 것을 방지하기 위해 신호를 증폭하는 역할을 합니다. 네트워크에서 거리가 멀어질수록 신호가 약해지는데, 이 부분을 보완하기 위해 리피터를 사용하여 신호를 증폭시켜 전송합니다. 하지만 현재는 스위치나 라우터 같은 다른 네트워크 장비들이 리피터의 기능을 포함하고 있기 때문에 단독으로 리피터를 사용하는 경우는 거의 없습니다.

2. 더미 허브

허브는 여러 개의 장치가 동시에 데이터를 송수신할 수 있도록 도와주는 장비입니다. 더미 허브는 단순히 데이터를 수신하면 연결된 모든 포트로 데이터를 전송하는 특징이 있습니다. 즉, 특정 목적지를 지정하지 않고 브로드캐스트 방식으로 모든 장치에 데이터를 전달합니다.

 

왜 허브를 사용하지 않을까?

허브는 데이터를 목적지 없이 모든 포트로 전달하기 때문에 네트워크 트래픽이 증가하고, 보안성이 낮아지는 문제가 발생하는데 이런 이유로 현재는 스위치(Switch)가 허브를 대체하고 있고 스위치는 특정 목적지에만 데이터를 전달하는 기능을 가지고 있어 더 효율적입니다.

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2계층 데이터 링크 계층

네트워크의 데이터 링크 계층은 물리 계층에서 처리하지 못한 데이터의 흐름을 제어하고 신뢰성 있는 데이터 전송을 담당하는 계층입니다. 1계층에서는 데이터를 특정 대상으로 전송할 수 없어 브로드캐스트 방식으로 데이터를 전송해야 하는 단점이 있었습니다. 하지만 2계층에서는 MAC 주소 개념이 도입되면서 특정 장치를 대상으로 데이터 전송이 가능해졌습니다.

 

MAC 주소란?

MAC 주소는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 할당된 고유 식별자로, 16진수 6Byte(총 48비트)로 구성됩니다.

• 상위 3Byte: 제조업체 식별 코드
• 하위 3Byte: 장치의 고유 시리얼 넘버

MAC 주소를 통해 네트워크 내 장치 간에 신뢰성 있는 데이터 전송이 가능하며, 이를 활용하는 네트워크 기술 중 대표적인 것이 이더넷(Ethernet)입니다.

데이터 링크 계층에서의 데이터 전송

네트워크에서 상위 계층에서 내려온 데이터는 Data(Payload)라고 불리며, 7계층에서 캡슐화된 데이터를 의미합니다. 데이터 링크 계층에서는 이 데이터를 프레임(Frame)이라는 단위로 나누어 전송하며, 오류 검출 및 흐름 제어 등의 기능을 수행합니다.

 

CSMA/CD 방식

이더넷에서는 여러 장치가 동시에 네트워크를 사용할 경우 데이터 충돌을 방지하기 위해 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 방식을 사용합니다. 네트워크를 사용하기 전에 매체가 사용 중인지 확인하고, 충돌 발생 시 재전송하는 기법입니다.

데이터 링크 계층 장비: 스위치(Switch)

데이터 링크 계층에서 사용하는 대표적인 장비는 스위치(Switch)입니다.

• L2 스위치라고도 불리고 MAC 주소를 기반으로 특정 목적지에만 데이터를 전달하는 기능이 있습니다.
• 스위칭(Switching) 기능을 통해 네트워크 트래픽을 최적화하고, 효율적인 데이터 전송을 가능하게 합니다.

192.168.0.200으로 요청

 

내 MAC주소에 해당하는 패킷을 확인

 

1. 목적지 주소가 나오고 

2. 출발지 주소가 나온 후

3. Type으로 상위 계층의 프로토콜 코드 값이 나오게 된다는 것을 볼 수 있었습니다.