컴퓨터간 소통
- 케이블을 연결해서 전기신호로 주고받기
- 전자기파를 통해 소통 가능
컴퓨터가 여러대 있을떄 어떻게 소통?
- Hub를 사용 --> 케이블들을 연결시켜줌
- Hub 문제
- 정보가 모든 컴퓨터에 전달된다
- 정보 충돌이 일어날 수 있다.(data collision)
- 최근에는 더이상 사용되지 않는다.
Hub문제 해결방법
>>데이터 충돌문제 해결방법
CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection)
네트워크에서 여러 장치가 동시에 데이터를 전송할 때 충돌을 감지하고 이를 관리하는 프로토콜입니다. 주로 유선 이더넷 네트워크에서 사용되며, 데이터 전송의 효율성을 높이기 위해 개발되었습니다.
- 캐리어 감지 (Carrier Sense):
- 네트워크에 연결된 장치는 데이터를 전송하기 전에 먼저 네트워크가 사용 중인지 감지합니다. 다른 장치가 데이터를 전송하고 있다면, 해당 장치는 기다립니다.
- 다중 접근 (Multiple Access):
- 여러 장치가 동일한 통신 매체를 공유합니다. 따라서 장치들은 서로 다른 시점에 데이터를 전송할 수 있습니다.
- 충돌 감지 (Collision Detection):
- 만약 두 개 이상의 장치가 동시에 데이터를 전송하기 시작하면 충돌이 발생할 수 있습니다. CSMA/CD는 이 상황을 감지하여 데이터 전송을 중단합니다. 이를 위해 장치는 송신 중 자신이 보낸 데이터와 수신하는 데이터가 충돌하는지를 확인합니다.
- 충돌 후 대기 (Backoff):
- 충돌이 발생한 경우, 각 장치는 정해진 시간(대기 시간) 동안 대기한 후 다시 전송을 시도합니다. 이 대기 시간은 랜덤으로 결정되어, 동일한 시간에 다시 충돌하는 것을 방지합니다.
>>데이터가 모든 컴퓨터에 전달되는 문제
해결방법: 데이터를 보내면서 이 데이터는 컴퓨터 B한테 보내는 데이터이다 라는 정보를 넣으면 된다!
정보 --> MAC(Medium Access Control) 주소
컴퓨터마다 고유의 MAC주소를 가지고 있다.
MAC 주소
네트워크 인터페이스 카드에 각인된 물리적 주소
네트워크 인터페이스 카드는 네트워크에 연결되는 디바이스들에 존재한다. ex) 컴퓨터 블루투스, 핸드폰
MAC 주소 구조
6bytes(48 bits)
프레임
데이터 링크 계층에서 전송되는 데이터의 기본 단위입니다. 프레임은 전송될 데이터와 함께 네트워크에서 데이터를 효과적으로 송수신하기 위한 추가 정보를 포함하고 있습니다.
이 구조는 데이터 전송 과정에서 오류를 검출하고, 데이터의 출처와 목적지를 명확히 하는 데 중요한 역할을 합니다.
- 프리앰블 (Preamble):
- 프레임의 시작 부분으로, 수신 장치가 프레임의 시작을 인식할 수 있도록 하는 신호를 포함합니다. 일반적으로 비트 패턴으로 구성되어 있습니다.
- 목적지 MAC 주소 (Destination MAC Address):
- 프레임이 전송될 장치의 MAC 주소를 포함합니다. 이 주소는 특정 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 식별합니다.
- 출발지 MAC 주소 (Source MAC Address):
- 프레임을 전송하는 장치의 MAC 주소를 포함합니다. 이를 통해 수신자는 데이터의 출처를 확인할 수 있습니다.
- 유형 필드 (Type Field):
- 프레임에 포함된 데이터의 유형을 나타내며, 어떤 프로토콜이 사용되었는지를 식별하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어, IPv4, ARP 등의 프로토콜을 나타낼 수 있습니다.
- 데이터 (Payload):
- 실제 전송되는 데이터입니다. 응용 프로그램에서 생성된 데이터나, 상위 계층에서 전달된 패킷이 이 부분에 포함됩니다.
- 순환 중복 검사 (CRC, Cyclic Redundancy Check):
- 데이터 전송 중 발생할 수 있는 오류를 검출하기 위한 오류 검출 코드입니다. 수신 장치는 CRC 값을 확인하여 프레임에 오류가 없는지 검증합니다.
hub는 더이상 쓰지 않게됨 --> 더 좋은 스위치가 등장함
스위치 Switch
컴퓨터 네트워크에서 여러 장치를 연결하고 데이터를 전송하는 장치로, 주로 데이터 링크 계층에서 작동합니다. 스위치는 각 장치 간의 효율적인 데이터 전송을 가능하게 하며, 네트워크 트래픽을 관리하고 최적화하는 역할을 수행합니다.
스위치는 MAC 주소들을 저장하고 있다.
충돌이 일어나지 않습니다.
스위치의 주요 기능
- 패킷 포워딩 (Packet Forwarding):
- 스위치는 수신한 데이터 패킷의 목적지 MAC 주소를 분석하여, 해당 패킷을 올바른 포트로 전송합니다. 이를 통해 패킷이 올바른 수신 장치에 도달할 수 있도록 합니다.
- MAC 주소 테이블 관리:
- 스위치는 네트워크에 연결된 각 장치의 MAC 주소를 학습하여 MAC 주소 테이블을 생성합니다. 이 테이블을 사용하여 패킷을 보다 효율적으로 전달합니다. 예를 들어, 스위치는 패킷을 수신할 때, 수신한 MAC 주소를 테이블에 추가하고, 다음에 해당 주소로 패킷이 전송될 때 이 정보를 참조하여 필요한 포트로만 전송합니다.
- 브로드캐스트 도메인 분리:
- 스위치는 네트워크를 여러 개의 브로드캐스트 도메인으로 나누어, 불필요한 트래픽을 줄이고 성능을 향상시킵니다. 각 포트는 독립적인 브로드캐스트 도메인을 구성할 수 있습니다.
- 충돌 도메인 관리:
- 스위치는 각 포트를 독립적인 충돌 도메인으로 만들기 때문에, 여러 장치가 동시에 데이터를 전송해도 충돌이 발생하지 않도록 합니다. 이는 전체 네트워크의 성능을 향상시키는 데 기여합니다.
스위치의 종류
- 비관리형 스위치 (Unmanaged Switch):
- 기본적인 기능만 제공하며, 사용자가 설정을 조정할 수 없는 스위치입니다. 주로 소규모 네트워크에서 사용됩니다.
- 관리형 스위치 (Managed Switch):
- 네트워크 관리자에게 설정과 관리 기능을 제공하는 스위치입니다. VLAN(Virtual Local Area Network) 설정, 트래픽 모니터링, 포트 미러링 등 다양한 기능을 지원합니다.
- 계층 2 스위치 (Layer 2 Switch):
- 데이터 링크 계층에서 작동하며, MAC 주소 기반으로 패킷을 전송합니다. 일반적으로 LAN 환경에서 사용됩니다.
- 계층 3 스위치 (Layer 3 Switch):
- 네트워크 계층에서 작동하며, IP 주소를 기반으로 라우팅 기능을 제공합니다. 복잡한 네트워크에서 데이터 전송을 최적화할 수 있습니다.
스위치의 장점
- 고속 데이터 전송: 스위치는 패킷을 빠르게 전달하여 데이터 전송 속도를 향상시킵니다.
- 효율적인 트래픽 관리: MAC 주소 테이블을 사용하여 필요 없는 데이터 전송을 줄이고 네트워크 성능을 최적화합니다.
- 네트워크 확장성: 여러 포트를 통해 쉽게 장치를 추가할 수 있어, 네트워크를 확장하는 데 유리합니다.
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