L2
NIC, L2 Frame, LAN 카드 그리고 MAC 주소
NIC + (L2) Frame + LAN card + MAC
NIC(Network Interface Card)는 흔히 LAN(Local Area Network) 카드이다.
컴퓨터가 네트워크에 연결되면 그때는 호스트를 한다.
스크린샷 2023-11-27 오후 5.41.04.png 위 그림에서는 인터페이스가 2개이다.
예를 들어, 우리들 노트북에는 무선 랜카드는 무조건 하나가 있다. 만약 유선으로 되어 있지 않고, 무선으로 어딘가에 이제 액세스 포인트가 연결될 수도 있고, 이러한 상태에서 usb 유선 랜카드를 꽂으면, 네트워크 인터페이스가 2개가 되는 것은 시간 문제이다. 이 문제는 아주 흔하게 일어난다.
LAN은 네트워크의 규모를 말할 때 가장 작은 규모이다. 규모가 제일 큰 건 WAN(Wide Area)이고, 그 외에 MAN이 있고, 그안에 LAN이 있다.
스크린샷 2023-11-27 오후 5.50.18.png 그리고 현재 우리는 집에서 공유기 하나 정도는 다 쓰고 있는데, 이 공유기를 중심으로 태블릿 PC, 스마트폰, PC가 유선으로 붙기도 하고, IPTV 수신기 같은 것도 붙는다.
그래서 이 모든 것들이 우리집 홈 네트워크가 되는데, 이 자체가 하나의 LAN이라고 생각하면 된다.
유/무선 NIC가 있지만 굳이 구별하지 않고, NIC라고 할 때가 많다.
NIC는 H/W이며 MAC 주소를 갖는다.
MAC 주소는 NIC의 식별자
LAN 카드 종류
여기서 단위가 좀 나오는데, 앞서서 패킷이라는 이야기를 했다.
근데 이 패킷은 L2에서 언급하는 인터넷에서의 단위이다.
우선 L2 수준에서의 단위가 있는데, 그것이 바로 Frame이다.
L2 Switch란?
L2 Switch 혹은 L2 Access Switch라고 부르기도 하는데, 여기서 말하는 L2 Access Switch는 “데이터 링크 계층에서 동작하는 엑세스 계층 스위치”이다. 풀어서 말하면 “데이터 링크 계층에서 동작하는” 이라는 말은 L2에서 알 수 있듯이 OSI 7계층에서 2계층이 데이터 링크 계층이기 때문이고 “엑세스 계층 스위치” 또한 OSI 계층에서 네트워크 엑세스 계층에 포함되는 것이 1, 2 계층이다.
다시 말해서 “데이터 링크 계층에서” 를 L2라고 하고, 그뒤에 나오는 말인 “동작하는 엑세스 계층 스위치” Access Switch라고 해서 합쳐서 L2 Access Switch라고 한다.
L2 Access Switch는 “MAC 주소를 근거로 스위칭” 한다라고 하는데, 이는 OSI 계층에서 L2 계층이 물리적 계층을 통해 송수진 되는 정보를 관리하여 정보 전달을 도와주는 역할을 수행한다. 이때 사용되는 것이 MAC 주소이다. 그렇기에 L2 Access Switch는 2계층 소속 Switch로서 MAC 주소를 기반으로 스위칭을 한다고 생각하면 된다.
Switch와 관련된 용어로 Link-up, Link-down이 있는데, 이는 단말기와 Switch의 연결 상태를 나타내는 용어이다. Link-up은 정상적인 연결, Link-down은 연결이 해제된 상태를 뜻하며 외적으로 upLink라는 단어가 있는데 이는 Switch에서 라우터로 연결될 때를 뜻하는 용어이다.
Link-up: 스위치와의 연결이 정상
Link-down: 스위치와의 연결이 해제됨
UpLink: 스위치와 라우터(혹은 상위 스위치)의 연결
L2 Distribution Switch
보통은 DSW(Distribution Switch)라고 하는데, 여기서 Distribution은 분배, 분산이라는 뜻을 가지고 있어 분산 스위치라고 부른다.
이것은 그림과 같이 Switch를 위한 Switch로서 쉽게 말하면 Switch의 게이트웨이라고 말할 수 있다. 건물의 여러개의 Switch가 있을텐데 이것을 분산 스위치 즉, Distribution Switch에 연결하여 통합적으로 관리하게 된다.
이를 사용하는 이유는 브로드케스트 문제 때문인데, 브로드케스트가 많을 수록 네트워크 저하가 일어나기 때문에 이것을 관리하는 용도로 사용된다.
다른 이유로는 VLAN을 제공하기 때문인데, 우리는 Switch에 단말기를 연결하여 네트워크를 사용한다. VLAN을 사용하지 않으면 모두 한 네트워크 속에서 데이터 통신이 일어나는 것이다.
그렇게 된다면 한 곳에서 데이터 에러가 날 경우 네트워크가 마비가 되어 다른 사용자들까지 피해를 입게 되지만 VLAN 즉, 가상 네트워크를 각 Distribution별로 제공하여 하나의 공통된 네트워크를 분리 시켜 독립적으로 사용하는 것이다.
정리하자면, DSW는 스위치 간의 연결을 담당하면서 네트워크의 분산과 통합을 조절하는 역할을 가지고 있다.
LAN과 WAN의 경계 그리고 Broadcast
Broadcast
로컬 LAN 상에 붙어있는(브로드캐스트 도메인 범위) 모든 네트워크 장비들에게 보내는 통신
→ 이 통신은 효율과 관련이 없다. 오히려 효율을 떨어 뜨린다.
꼭 필요할 때만 사용해야하는 통신 방법이다.
Broadcast 주소라는 매우 특별한 주소가 존재한다.(MAC, IP 모두 존재)
MAC 주소는 48bit 주소 체계를 사용하는데, Broadcast는 FF-FF-FF-FF-FF-FF와 같이 모두 1이 사용될 경우 Broadcast가 된다.
이 주소로 패킷을 CPU가 받으면 무조건 읽어 드린다.
자신의 MAC 주소와 목적지 주소가 다르면 무시한다.
이 패킷을 받은 CPU는 이 패킷을 처리하게 되고, 전체 네트워크가 느려지며 PC 성능도 떨어진다.
효율을 떨어뜨리는 이슈가 있기 때문에 범위를 최소화 시키는 것이 중요하다.
사용 예시
출발지와 목적지가 있는데 목적지 주소가 Broadcast가 있는 경우 전부 다 받게 된다.
1번이 Broadcast를 했을 때 나머지 PC는 Broadcast가 끝날 때까지 통신을 하지 못한다.
LAN에서 보내는 단위는 Frame인데, 뒤에는 데이터 앞에는 Header에 출발지, 목적지의 주소가 있다.(주소 2개)
그런데 만약 이 distinct switch가 정책상 1번이 Broadcast 했을 때 통신이 다른 쪽으로 가는 걸 막는다면, 1, 2, 3 번 PC만 범위에 포함되고, 나머지 PC는 영향을 받지 않는다.
이렇게 막는다면 오히려 네트워크 효율이 좋아질 수 있다. 그런데 만약 Broadcast가 꼭 필요할 경우에는 반응을 하지 못하는 단점이 있다. 보통 IP 네트워크 기반이기 때문에 Broadcast 범위는 IP 주소 상에서 어떤 주소의 레인지가 잡히면 이 정도만 범위로 한다.
네트워크 규모
LAN은 물리적 영역, WAN은 논리적 영역에서 구현 한다고 생각하면 편하다.
참고 자료
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