데이터 링크 계층을 처리하는 기기(면접을 위한 CS 전공지식 노트)

데이터 링크 계층을 처리하는 기기

 

데이터 링크 계층을 처리하는 기기

데이터 링크 계층은 OSI(Open Systems Interconnection) 모델에서 두 번째 계층으로, 

네트워크에서 노드 간의 데이터 전송을 관리하고 오류 감지 및 수정, 흐름 제어 등을 담당합니다. 

데이터 링크 계층을 처리하는 기기에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 

이들은 네트워크 스위치와 네트워크 브리지입니다.

 

네트워크 스위치

네트워크 스위치는 데이터 링크 계층을 처리하는 주요 기기 중 하나로, 

여러 포트를 가지고 있어 각각의 포트가 다른 디바이스와 연결되어 데이터를 주고받을 수 있습니다. 

스위치는 주소 학습, 프레임 전달 및 필터링을 수행하여 물리적으로 연결된 장치들 사이에서 데이터를 

효율적으로 전송합니다. 

스위치는 각각의 포트에 할당된 MAC 주소를 추적하고, 

이를 기반으로 프레임을 적절한 포트로 전달하거나 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 프레임을 관리합니다.

 

네트워크 브리지

네트워크 브리지는 스위치와 비슷한 기능을 수행하지만 더 작은 규모의 네트워크 세그먼트를 연결하는데 

사용됩니다. 

브리지는 여러 개의 포트를 가지며, 연결된 세그먼트 간의 데이터 흐름을 관리하고 필요한 경우 프레임을 

전달하거나 차단합니다. 

주로 두 개의 네트워크 세그먼트를 연결하여 단일 네트워크로 동작하도록 돕는 데 사용됩니다.

이러한 기기들은 네트워크의 효율성, 안정성 및 보안을 유지하기 위해 데이터 링크 계층에서 

중요한 역할을 수행합니다.

 

스위치, 브리지 전송되는 과정

스위치와 브리지는 데이터 링크 계층에서 작동하며, 

프레임(Frame)이라고 불리는 데이터 단위를 처리하는 데 사용됩니다. 

주소 학습(Address Learning): 

스위치와 브리지는 연결된 각 포트에 할당된 장치의 MAC 주소를 추적합니다. 

프레임이 들어오면, 스위치 또는 브리지는 송신자의 MAC 주소를 확인하고 이를 해당 포트와 연결하여 

기억합니다. 

이렇게 함으로써 향후에 해당 장치로 프레임을 전달할 때 어떤 포트로 전달해야 하는지를 알게 됩니다.

스위칭/브리징 테이블(Forwarding Table) 구성: 

주소 학습을 통해 수집한 정보를 기반으로 스위치와 브리지는 스위칭 또는 브리징 테이블을 구성합니다. 

이 테이블은 MAC 주소와 해당 MAC 주소를 전송할 포트 간의 매핑을 저장합니다.

프레임 전송: 

프레임이 도착하면, 스위치 또는 브리지는 해당 프레임의 수신자 MAC 주소를 검사하여 목적지 

장치의 위치를 확인합니다. 

스위칭 또는 브리징 테이블에서 목적지 MAC 주소에 대한 포트 정보를 찾아냅니다.

프레임 전송 결정: 

스위치 또는 브리지는 스위칭 또는 브리징 테이블을 참조하여 목적지 포트로 프레임을 

전달할지 결정합니다. 

만약 목적지 포트가 테이블에 없으면, 브로드캐스트 프레임을 보내어 네트워크의 모든 장치에 해당 

프레임을 전달합니다.

프레임 전송: 

결정된 포트로 프레임이 전송됩니다. 

이 프레임은 해당 포트로만 전송되므로, 네트워크 성능이 개선되며 충돌이 줄어듭니다.

흐름 제어 및 오류 처리:

스위치와 브리지는 데이터 흐름을 관리하고, 필요한 경우 프레임의 충돌을 감지하고 제어합니다.

오류가 있는 프레임은 폐기되거나 수정될 수 있습니다.

이러한 과정을 통해 스위치와 브리지는 네트워크 내에서 프레임을 효율적으로 전달하고, 

충돌을 방지하며, 네트워크 성능을 최적화합니다.

 

 

*바쁜 사람을 위한 깜찍한 정리

데이터 링크 계층을 처리하는 기기는 스위치와 브리지가 있으며 스위치와 브리지는 여러 개의 포트를 가지고 있어 연결된 다른 디바이스와 데이터를 주고받을 수 있습니다. 스위치는 각각의 포트에 할당된 MAC주소를 추적하고, 이를 기반으로 프레임을 적절한 포트로 전달하거나 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 프레임을 관리합니다. 브리지는 작은 규모의 네트워크 세그먼트를 연결하는 데 사용되고 역할은 연결된 두 개의 네트워크 세그먼트를 연결하여 통신을 분할하며 데이터 흐름을 관리하고 프레임을 전달하거나 차단하는 역할을 합니다. 예를 들어 스위치는 큰 규모인 기업, 학교, 데이터 센터에서 사용되고 브리지는 작은 규모 집 등에서 사용된다고 이해하시면 편할 거 같습니다.