[network] 혼자 공부하는 네트워크 02-1 이더넷 프레임 (240710)

지난 글에 이어서...

 

1. 물리 계층 관련 이더넷 기술 (통신 매체, 케이블) 

2. 데이터 링크 계층 관련 이더넷 기술 (이더넷 프레임 형식) -- 현재 글에서 다룰 내용

 

이더넷 프레임

• (데이터 링크 계층) 이더넷 네트워크에서 주고받는 프레임
• 캡슐화를 거쳐 송신됨: 상위 계층 정보 + 헤더 + 트레일러
  - 헤더 = 프리앰블 + 수신지 MAC 주소 + 송신지 MAC 주소 + 타입/길이
  - 페이로드 = 실제 전달하고자 하는 데이터
  - 트레일러 = FCS
• 역캡슐화를 거쳐 수신됨 - 헤더, 트레일러 제거 후 상위 계층으로 올려보냄

https://velog.io/@moonblue/%EC%9D%B4%EB%8D%94%EB%84%B7-%ED%94%84%EB%A0%88%EC%9E%84-Ethernet-Frame

헤더 中 프리앰블(preamble)

• 이더넷 프레임이 지금 오고 있음을 알리는 비트(정보)
• 송수신지 간의 동기화를 위해 사용되는 정보
• 이더넷 프레임의 시작을 알리는 8바이트(64비트) 크기의 정보
• 첫 7바이트는 10101010 값을 가지고, 마지막 바이트는 10101011 값을 가짐
• 수신지 입장에서 프리앰블을 보고 수신 준비를 할 수 있게 하는 비트열 정보
• 실질적인 송수신 정보를 담고 있는 필드는 아님

 

헤더 中 수신지 MAC 주소와 송신지 MAC 주소

• '물리적 주소(physical address)'라고도 불림
• 일반적으로 고유하고, 일반적으로 변경되지 않는 주소 
  ㄴ 과거의 전공서적에는 '하드웨어적으로 새겨진 주소, 변경이 불가능한 주소'라고 되어있는데 그렇지 않은 경우도 있음 
  ex. 클라우드 환경에서 자주 사용하는 가상 머신이 있음 
• MAC 주소는 네트워크 인터페이스마다 부여되는 6바이트(48비트) 길이의 주소
• LAN 내의 송수신지 특정
• 앞의 24비트는 제조사 ID, 뒤의 24비트는 주소(고유한 식별자) 표현
• 여러 개의 인터페이스가 있을 경우 MAC 주소도 여러 개 있을 수 있음
• 보통 16진수로 많이 표현

cf. 네트워크 인터페이스

- 호스트가  유무선 혹은 가상의 통신 매체와 연결되는 지점

- 호스트가 컴퓨터 내에서 어떤 통로로서 네트워크에 참여하는지, 어떻게 연결 매체에 연결되어서 네트워크에 참여가 되는지 그 연결 지점

- 일반적으로 NIC(Network Interface Controller) 장치가 네트워크 인터페이스 역할 담당

 

 

헤더 中 타입/ 길이

• 타입(type) 혹은 길이(length) 명시
• 필드에 명시된 크기가 1500(16진수 05DC) 이하일 경우: 이 필드는 프레임의 크기(길이)
• 필드에 명시된 크기가 1536(16진수 0600) 이상일 경우: 이 필드는 타입
• 타입: 이더타입(ethertype)
  - 상위 계층의 어떤 프로토콜을 캡슐화했는지를 나타내는 정보
  - IPv4, IPv6, ARP ...

https://elearning.vector.com/mod/page/view.php?id=157

페이로드 (데이터 필드)

• 상위 계층에서 전달받거나 전달해야 할 내용
  - 최대 크기: 1500바이트 (일반적으로) 
  - 최소 크기: 46바이트 -- 46바이트보다 작다면 크기 맞추기 용 데이터인 패딩(padding- 보통 0으로)이 채워짐

cf. 점보 프레임: 1500바이트 이상의 페이로드를 지닌 이더넷 프레임

MTU(Maximum Transmission Unit; 최대 전송 단위): 캡슐화할 수 있는 최대 바이트 크기

 

트레일러 필드 - FCS(Frame Check Sequence)

• 프레임을 체크하기 위한 문자열
• 오류 검출용 정보: FCS는 수신한 이더넷 프레임에 오류가 있는지 확인하기 위한 필드
• CRC(Cyclic Redundancy Check)라는 오류 검출용 값이 명시됨

https://www.youtube.com/watch?v=eYdjpoBybNQ&list=PLVsNizTWUw7HfOCgvlfHIDPPo3TE-2iQM&index=15&t=23s

 

이더넷 외에 LAN을 구성하는 기술 

• 토큰 링(token ring)
• 호스트들이 링(고리) 형태로 연결
• 호스트끼리 돌아가며 토큰(token)이라는 특별한 정보를 교환
• 네트워크 내 다른 호스트에게 메시지를 송신하려면 반드시 이 토큰을 가지고 있어야 함
• 한 호스트가 메시지 송수신을 끝냈거나 송수신할 게 없으면 다음으로 받을 호스트에게 토큰을 전달 

https://www.slideserve.com/porter-sexton/12-lan

1. 호스트 A가 프레임을 송신하고자 하는 경우 호스트 A는 토큰을 기다린다.
2. 호스트 A는 링을 통해 프레임을 송신한다.
3. 호스트 D는 프레임을 보관(복사)하고 프레임은 계속적으로 링을 통해 전송된다.
4. 호스트 A는 자신이 송신한 프레임을 검출하면 링에서 제거한다. 
5. 프레임의 마지막 비트를 수신하면 (호스트 A는 토큰을 생성하여) 인접호스트로 전달한다.

https://blog.naver.com/wlsqor2/40115251523

토큰 링