[외워서 끝내는 네트워크 핵심이론 - 기초] L2 수준에서 외울 것들 정리

들어가기 앞서

해당 글은 널널한 개발자님의 인프런 강의 '외워서 끝내는 네트워크 핵심이론 - 기초'의 section2를 보고 공부한 내용을 정리한 글입니다.

 

 

NIC

NIC는 Network Interface Card의 약자로 흔히 말하는 LAN 카드를 전문적으로 칭하는 의미로 통한다. 네트워크를 하기 위한 컴퓨터인 Host는 NIC을 하나 이상 가질 수 있고, NIC은 유/무선의 차이가 있지만 통상 이 둘을 구분하지 않고 NIC이라 칭할 때가 많다. NIC은 하드웨어 장치이고 MAC 주소를 갖는다.

 

• NIC = LAN 카드
• NIC은 유/무선 구분 가능. 그러나 굳이 구별하지 않고 NIC이라고 칭할 때가 많음
• NIC은 하드웨어 장치이고 MAC 주소를 가질 수 있음
• Host는 NIC을 하나 이상 가질 수 있고, 한 호스트에 장착된 NIC이 여러개인 경우 한 호스트에 존재하는 MAC 주소가 여러개일 수 있음

 

 

L2 Frame

L2 수준에서의 네트워크에서 전송되어지는 데이터 단위. 데이터를 포함해 데이터가 송신되는 송신지 주소와 데이터를 수신할 수신지 주소를 frame 내부에 가지고 있다. 송신지와 수신지의 주소는 L2 계층이기 때문에 MAC 주소. Ethernet Frame이라고도 불린다.

 

• L2 네트워크에서 데이터를 주고 받는 데이터 단위
• 송신되는 데이터 이외의 출발지와 목적지의 MAC 주소를 가지고 있다.
• 목적지의 MAC 주소가 FF-FF-FF-FF-FF-FF인 경우 브로드캐스팅이 된다. (브로드캐스팅의 경우 아래에 설명)

 

 

LAN

Local Area Network의 약자로 로컬 영역 네트워크 즉, 근거리 통신망을 의미한다. 네트워크는 네트워크의 범위에 따라 WAN, MAN, LAN 등의 통신망을 가질 수 있는데, WAN은 광역 통신망, MAN은 도시권 통신망을 의미한다. LAN 통신을 위해 사용되는 가장 대표적인 통신은 Ethernet과 와이파이이다.

 

• 근거리 통신망
• L2 Access 스위치, L2 Distribution 스위치 등을 통해 구축된다
• L2 스위치를 L3 스위치인 라우터에 연결하면 LAN을 WAN 즉, 광역 네트워크로 확장할 수 있다.

 

 

MAC 주소

NIC를 식별하는 식별자. 총 48비트로 구성되어 있고, 편의상 8비트씩 6자리로 구분해 사용한다. 이더넷 통신 등에서 호스트를 식별하기 위해 사용된다. 

 

• 48비트로 구성되어 있고, AB-CD-EF-12-34-56와 같은 형태로 되어 있다.

 

 

L2 스위치. Access 스위치와 Distribution 스위치

 

L2 Access 스위치

L2 Access 스위치는 흔히 허브라고 불리는 물리적인 기계로 엔드 포인트와 직접 연결되는 스위치를 의미한다. L2 Access 스위치는 자신에게 연결된 디바이스들의 MAC 주소와 포트가 기록된 MAC 주소 테이블을 가지고 있으며 MAC 주소를 근거로 스위칭을 진행한다. PC가 L2 Access 스위치에 연결 되었을 때 Link-up 되었다고 표현하고, 분리되었을 때는Link-down 이라고 표현한다. 그리고 L2 Access 스위치가 상위 스위치인 라우터에 물리게 되면 Uplink 되었다, 라고 표현한다.

 

• 엔드 포인트와 연결되는 스위치 (클라이언트, 서버, 피어 PC들)
• MAC 주소를 기반으로 스위칭을 진행한다.
• 엔드 포인트가 연결되면 link-up
• 엔드 포인트가 분리되면 link-down
• 스위치가 상위 스위치에 연결되면 uplink

스위치는 이렇게 생겼다. 출처 : 쿠팡

 

L2 Distribution 스위치

스위치를 위한 스위치로 L2 Access 스위치가 엔드 포인트들을 스위칭했던 것과는 달리 L2 Distribution 스위치는 L2 Access 스위치를 스위치 하는 스위치이다. L2 Distribution 스위치에는 하나 이상의 L2 Access 스위치가 장착될 수 있다. L2 Access 스위치가 사무실 하나(방) 규모의 네트워크라면 L2 Distribution 스위치는 이러한 사무실들을 엮은 한 개의 층 규모의 네트워크라고 이해할 수 있겠다.

 

• L2 Access 스위치를 위한 스위치
• L2 Access 스위치의 이용 주체는 엔드 포인트이지만, L2 Distribution 스위치의 이용주체는 L2 Access 스위치이다.
• L3 스위치인 라우터로 연결되어 인터넷에 접근할 수 있다.

 

자료 출처 : https://choar816.tistory.com/189

 

Broadcast와 Unicast

 

Broadcast

Broadcast는 LAN 상에 붙어 있는 모든 네트워크 장비에게 보내는 통신을 의미한다. Broadcast라는 단어의 뜻이 '방송'임을 갱각하면 쉽게 이해가 가능할 것 같다. 다만 Broadcast는 LAN 상의 모든 엔드 포인트에 통신을 진행하기 때문에 발생되는 Frame의 수가 많아 상대적으로 비싸다는 특징을 갖고, 브로드캐스팅이 진행되는 동안은 같은 LAN 상의 다른 통신을 할 수 없어 비효율적인 측면이 강하다. Broadcast를 남용하게 될 경우 네트워크가 눈에 띄게 느려질 수 있기 때문에 필요한 경우를 제외하고는 사용을 최소화해야 한다.

 

브로드캐스팅을 진행하기 위한 방법은, 송신하고자 하는 엔드 포인트에서 Frame을 스위치로 전송할 때 수신지 MAC 주소의 비트를 모두 1로 설정하면 된다. MAC 주소는 48비트이므로, 1111 1111 1111 1111 ... 으로 설정하면 되고, 이를 16진수로 치환하면 FF-FF-FF-FF-FF-FF가 된다. 수신지의 MAC 주소가 이와 같다면, 스위치는 현재의 Frame이 브로드캐스트임을 알 수 있다.

 

Unicast

Unicast는 나와 상대측의 1:1 통신 방식이다. 브로드캐스팅이 자리에서 일어나 고함을 지르는 느낌의 통신 방법이라면 유니캐스팅은 소곤소곤 옆사람과 귓속말을 하는 것과 같다고 할 수 있겠다. 

 

유니캐스팅은 당연하겠지만, 송신을 주고받는 당사자를 제외하고는 외부에서 해당 통신을 들을 수 없다.