네트워크 - 물리 & 데이터 링크 계층
물리 계층의 대표적인 장비 - 허브
<주소 개념이 없는 물리 계층>
송수신지를 특정할 수 있는 주소는 데이터 링크 계층부터 존재한다. 즉, 물리 계층에는 주소 개념이 없다.
물리 계층에서는 호스트와 통신 매체 간의 연결과 통신 매체상의 송수신이 이루어질 뿐이다. 그렇기에 물리 계층의 네트워크 장비는 송수신되는 정보에 대한 어떤 조작이나 판단을 하지 않는다.
반면 데이터 링크 계층에는 MAC 주소라는 주소 개념이 있다.
따라서 데이터 링크 계층의 장비나 그 이상 계층의 장비들은 송수신지를 특정할 수 있고, 주소를 바탕으로 송수신되는 정보에 대한 조작과 판단을 할 수 있다.
물리 계층의 허브(hub)는 여러 대의 호스트를 연결하는 장치이다.
허브는 커넥터를 연결할 수 있는 연결 지점인 포트가 있다. 포트에 호스트와 연결된 통신 매체를 연결할 수 있다.
허브의 특징
1. 전달받은 신호를 다른 모든 포트로 그대로 다시 내보낸다.
허브는 물리 계층에 속한 장비이고, 물리 계층에서는 주소 개념이 없어 허브는 수신지를 특정할 수 없다.
따라서 신호를 전달받으면 어떠한 조작이나 판단도 하지 않고 송신지를 제외한 모든 포트에 그저 내보내기만 한다.
허브를 통해 이 신호를 전달받은 모든 호스트는 데이터 링크 계층에서 패킷의 MAC 주소를 확인하고 자신과 관련 없는 주소는 폐기한다.
2. 반이중 모드로 통신한다.
반이중(half duplex) 모드는 한 번에 한 방향으로만 전송할 수 있는 통신 방식을 의미한다.
반대로 전이중(full duplex) 모드는 송수신을 동시에 양방향으로 할 수 있는 통신 방식을 의미한다.
<콜리전 도메인>
허브는 반이중 통신을 지원하기 때문에 동시에 허브를 송신하면 충돌(collision) 이 발생할 수 있다.
허브에 호스트가 많이 연결되어 있을수록 충돌 발생 가능성은 높아진다. 이렇게 충돌이 발생할 수 있는 영역을 콜리전 도메인이라고 한다. 허브에 연결된 모든 호스트는 같은 콜리전 도메인에 속한다.
콜리전 도메인은 작을수록 충돌 발생 가능성이 줄어들기 때문에 좋다. 허브의 넓은 콜리전 도메인으로 인한 충돌 문제를 해결하려면 CSMA/CD 프로토콜을 사용하거나 스위치 장비를 사용해야 한다.
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
허브에서 충돌이 발생하는 근본적인 이유는 허브가 반이중 모드로 통신하기 때문이다.
이러한 충돌 문제를 해결하기 위한 대표적인 프로토콜이 CSMA/CD이다.
Carrier Sense - 캐리어 감지
통신 매체의 현재 사용 가능 여부를 검사한다. 즉, 메시지를 보내기 전에 현재 네트워크 상에서 전송 중인 것이 있는지를 확인한다.
Multiple Access - 다중 접근
캐리어 감지를 하는 데도 두 개 이상의 호스트가 동시에 네트워크를 사용하려 할 때가 있다. 복수의 호스트가 네트워크에 접근하려는 상황을 다중 접근이라고 하며, 이때 충돌이 발생한다.
Collision Detection - 충돌 검출
충돌이 발생하면 이를 검출한다.
충돌을 감지하면 전송이 중단되고, 충돌을 검출한 호스트는 다른 이들에게 충돌이 발생했음을 알리는 잼 신호(jam signal)를 보낸다.
그리고 임의의 시간 동안 기다린 뒤에 다시 전송한다.
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