chapter 05. MAC 계층 - 3

20. LAN 환경에서 LLC 계층과 MAC 계층의 역할 차이를 설명하시오.

• LLC 계층 : WAN 환경의 데이터 링크 계층과 기능이 거의 유사합니다. LAN의 특성에 부분적으로 영향을 받을 수 있습니다. 
• MAC 계층 : 전송 선로의 물리적인 특성을 반영하므로 LAN의 종류에 따라 특성이 구분됩니다. 공유 버스 방식을 지원하는 이더넷과 링 구조를 지원하는 토큰 링 방식이 대표적인 예 입니다. 

 

21. IEEE 802 시리즈를 설명하시오.

• IEEE 802.1 : 관련 표준안 전체를 소개합니다. (인터페이스 프리미티브에 대한 정의 다룬다)
• IEEE 802.2 : LLC계층 입니다.
• IEEE 802.3 : CSMA/CD 입니다.
• IEEE 802.4 : 토큰 버스 입니다.
• IEEE 802.5 : 토큰 링 입니다. 

 

22. CSMA/CD, 토큰 버스, 토큰 링 방식에서 데이터를 전송하는 원리를 비교 설명하시오.

• CSMA/CD : 충돌 허용 방식을 사용합니다. 호스트 5가 호스트 1에 프레임을 전송한다고 가정하면 전송하기 전에 먼저 다른 호스트가 공유 버스를 사용하는지 확인해야합니다. 만약 없으면 프레임을 전송합니다. 이때 목적지 주소에 호스트 1로 지정하고 나머지는 지정하지 않습니다. 그러면 프레임의 목적지 주소가 자신의 주소와 일치 하지 않으면 프레임을 무시 할 수 있고 데이터를 올바르게 전송할 수 있습니다.  
• 토큰 버스 : 먼저 토큰을 확보한 후에 프레임 전송을 원하는 원하는 호스트는 토큰이 도착할 때까지 기다려서 도착한 토큰을 획득한 뒤 프레임을 전송합니다. 전송 완료시 이웃 호스트에 토큰을 건내줍니다. (호스트 이웃 순서는 고유 번호와 관련이 있습니다)
• 토큰 링 :  토큰링 방식은 대기 모드와 전송 모드로 구분됩니다. 먼저 대기모드 에서는 입력단으로 들어온 비트를 출력단으로 즉시 내보냅니다. 따라서 호스트가 다운되거나 기타 장애가 발생하면 대기 모드가 되어 네트워크의 동작에 영향을 주지 않습니다. 다음 전송모드는 호스트가 토큰을 획득해 프레임을 전송할 수 있는 권한을 보유한 상태입니다. 호스트는 전송하고자 하는 프레임을 출력단을 통해 링으로 내보낼 수 있습니다. 

 

23. CSMA/CD 프레임 구조를 그리고, 각 필드의 역할을 설명하시오.

Preamble

Start Delimiter

Destination Address

Source Address

Length 또는 Type

Data+padding

Checksum

• Preamble : 수신 호스트가 송신 호스트의 클록과 동기를 맞출 수 있도록 시간 여유를 제공하는 것이 목적입니다. 
  (10101010)비트 패턴을 가집니다. (>=1바이트)
• Start Delimiter : 프레임이 시작된다는 의미를 가지고 있으며, Preamble와 구분하기 위해 10101011 값을 갖는다.
  preamble과 다르게 마지막이 11로 끝납니다. (1바이트)
• Destination Address : (수신 호스트 주소)MAC 계층에서 호스트를 구분하는 고유의 MAC 주소를 사용합니다. 일반적으로 LAN 카드에 내장되어 제공합니다. (6바이트)
• Source Address : (송신 호스트 주소) 최상위 비트가 1이면 그룹 주소를 의미하고, 0이면 일반 주소입니다. 브로드캐스팅에서는 주소부의 모든 비트가 1 입니다. (6바이트)
• Length/Type : 필드 값이 1,500 이하이면 Data 필드의 데이터 크기를 의미하는 Length로 해석하고, 그렇지 않으면 Type으로 해석합니다.(2바이트)
  Length : Data 필드에 포함된 가변 길이의 전송 데이터 크기를 나타냅니다. 
  
  Type : 이더넷 프레임에 캡슐화된 상위 프로토콜의 패킷 종류를 구분합니다. 

 

24. LLC 프레임과 이더넷 프레임의 관계를 설명하시오. 

• OSI 7 계층에서 데이터 전송 시, 최상위 계층인 응용 계층에서 시작해 물리 계층까지 내려오는 과정에서 각 계층의 프로토콜이 정의한 헤더 정보를 추가합니다.
• 네트워크 계층으로 내려오면서, LLC 헤더 정보를 추가해 LLC 프레임이 됩니다.
• LLC 프레임은 다시 MAC 계층으로 내려오게 되는데 여기서 MAC 헤더와 MAC 트레일러 정보를 추가합니다. 
• 이때 LLC 계층에서 보낸 LLC 헤더와 LLC 데이터는 MAC 계층의 데이터로 취급되기 때문에 MAC 프레임 Data 필드에 기록됩니다. 이후 MAC 계층에서는 MAC 프레임을 물리 계층을 사용하여 수신호스트에 전송합니다. 

 

25. 허브와 스위치 허브의 차이를 설명하시오.

• 허브 : 박스 형태의 장비에 호스트를 연결하는 다수의 포트를 지원하는 장비 입니다. 버스형 구조를 지원하기 때문에 허브에 연결된 모든 호스트에 데이터가 전달 됩니다. 

• 스위치 허브 : 허브에 스위치를 추가한 방식입니다. 목적지로 지정한 호스트에만 데이터를 전송합니다. 또한 일반 허브에서 허브 스위치로 교체하는 과정이 매우 간단합니다. ㅇ

26. 토큰 버스 프레임의 구조를 그리고, 각 필드의 역할을 설명하시오.

 

Preamble

Start Delimiter

Frame Control

Destination Address

Source Address

Data

Checksum

End Delimiter

• Preamble : 수신 호스트가 송신 호스트의 클록과 동기를 맞출 수 있도록 시간 여유를 제공하는 것이 목적입니다. 
  (10101010)비트 패턴을 가집니다. (>=1바이트)
• Start Delimiter : 프레임이 시작된다는 의미를 가지고 있으며, Preamble와 구분하기 위해 10101011 값을 갖는다.
  preamble과 다르게 마지막이 11로 끝납니다. (1바이트)
• Frame Control : 데이터 프레임과 제어 프레임을 구분해줍니다. 데이터 프레임에서는 프레임 우선순위와 수신 호스트의 응답 확인이 필요할 때 사용하고, 제어 프레임에서는 토큰의 전달, 링 관리와 같은 용도로 사용합니다. (1byte)
• Destination Address : (수신 호스트 주소)MAC 계층에서 호스트를 구분하는 고유의 MAC 주소를 사용합니다. 일반적으로 LAN 카드에 내장되어 제공합니다. (6바이트)
• Source Address : (송신 호스트 주소) 최상위 비트가 1이면 그룹 주소를 의미하고, 0이면 일반 주소입니다. 브로드캐스팅에서는 주소부의 모든 비트가 1 입니다. (6바이트)
• Data : data 필드입니다. (0 ~ 8,182 바이트) 왜냐하면 FC ~ Checksum은 최대 8,191 바이트 
• Checksum : 오류의 발생 여부를 수신 호스트가 확인할 수 있도록 송신 호스트가값을 기록해줍니다. (4바이트)
• End Delimiter : 이더넷 프레임에서는 Length 필드가 있어서 프레임의 전체 크기를 가늠하지만, 토큰 버스에서는 이것이 대신 역할 해줍니다. (1바이트)

 

27. 토큰 링 프레임의 구조를 그리고, 각 필드의 역할을 설명하시오. 

 

(토큰)

SD

AC

ED

• SD(Start Delimiter) : 시작 구분자
• AC(Access Control) : 접근 제어
• FC(Frame Control) : 프레임 제어
• ED(End Delimiter) : 끝 구분자
• FS(Frame Status) : 프레임 상태

 

(데이터)

SD

AC

FC

Destination Address

Source Address

Data

Checksum

ED

FS

• SD/ED : 프레임의 시작과 끝을 구분합니다.
   
  특히 ED에서는 I와 E라는 두 종류의 비트가 정의 되어있습다. I 비트는 데이터 프레임을 여러 개로 나누어 전송하는
  경우에 사용됩니다. E 비트는 오류 검출용으로 이용합니다.
  
  
• AC : 여러 가지 제어 기능을 수행하기 위해 사용됩니다.
  우선순위 비트(P), 토큰 비트,(T) 모니터 비트(M), 예약 비트(R)로 나뉩니다.
  우선순위 비트 : 토큰의 우선순위 보다 높은 프레임을 전송할 수 있도록 합니다 .(000 ~ 111)
  토큰 비트 : 토큰 프레임과 일반 프레임을 구분합니다, 토큰 프레임 값은 0
  모니터 비트 : 무한 순환을 방지하기 위해 사용하고, 데이터 프레임이 자신을 지날때 마다 M비트에 1 표시 합니다.
  예약 비트 : 예약을 하는 비트입니다. 
  
  
• FC : LLC 계층에서 목적지 호스트로 전송해줄 것을 요청한 LLC 프레임과 토큰 링 프로토콜에서 사용하는 제어요 프레임을 구분하는데 사용합니다. 
  TT 비트 = 00 : 제어 기능을 수행하기 위한 프레임을 위해 정의
  TT 비트 = 01 : 상위 계층인 LLC 계층에서 전송을 요구한 LLC 프레임을 의미합니다.
  TT 비트 = 1x : 예약입니다.
  
  
• FS : 토큰링 맨 마지막에 위치하며, 프레임의 수신 호스트가 송신 호스트에 응답할 수 있도록 합니다.
  A 비트 : 목적지로 지정한 호스트에 링 인터페이스를 통해 자신에게 전달디면 해당 프레임에 접근 했다는 표시로 A 비트를 1로 지정합니다. 다르면 그냥 통과(목적 : 목적지 호스트가 링 인터페이스에서 잘 작동하나 확인)
  
  C 비트 : 수신 호스트 주소가 자신의 주소와 동일한 프레임이 지나가면 프레임을 내부 버퍼에 보관하고 C비트를 1로 지정합니다.(목적 : A와 C비트를 점검해 수신호스트가 데이터 프레임을 제대로 수신했는지 확인)

 

28. 토큰 링 방식에서 모니터 기능을 설명하시오.

• 링에 연결된 호스트 중에서 다른 호스트와 구별되는 특별한 기능을 수행하는 관리호스트.
• 네트워크 관리와 관련된 기능을 수행합니다.
• 네트워크의 정상 동작을 방해하는 예기치 않은 오류를 복구합니다. 

 

29. 토큰 링 프레임에서 Frame Status 필드의 역할을 설명하시오. 

• FS : 토큰링 맨 마지막에 위치하며, 프레임의 수신 호스트가 송신 호스트에 응답할 수 있도록 합니다.
  
  A 비트 : 목적지로 지정한 호스트에 링 인터페이스를 통해 자신에게 전달디면 해당 프레임에 접근 했다는 표시로 A 비트를 1로 지정합니다. 다르면 그냥 통과(목적 : 목적지 호스트가 링 인터페이스에서 잘 작동하나 확인)
  
  C 비트 : 수신 호스트 주소가 자신의 주소와 동일한 프레임이 지나가면 프레임을 내부 버퍼에 보관하고 C비트를 1로 지정합니다.(목적 : A와 C비트를 점검해 수신호스트가 데이터 프레임을 제대로 수신했는지 확인)

 

 

※ 만약 오류사항 있을시 댓글 부탁드립니다.

 

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이 글은 아래 도서를 참고하여 작성하였습니다.

https://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=11491623

쉽게 배우는 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크