Network - 데이터 링크 계층의 작동 원리

컴퓨터 네트워크는 데이터가 한 지점에서 다른 지점으로 전달되는 복잡한 과정을 거친다.

이 과정에서 데이터 링크 계층은 매우 중요한 역할을 한다.

 

OSI 7계층 모델의 두 번째 계층인 데이터 링크 계층은 물리 계층에서 전달받은 데이터를 관리하고, 네트워크 계층으로 데이터를 전달하기 위해 필요한 작업을 수행한다.

 

이번 글에서는 데이터 링크 계층의 작동 원리, 주요 프로토콜, 역할 그리고 관련 장치에 대해서 알아보자!

 

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데이터 링크 계층이란?

 

데이터 링크 계층은 OSI 모델에서 물리 계층과 네트워크 계층 사이에 위치하며, 네트워크를 통해 데이터가 정확하고 신뢰성 있게 전달되도록 돕는 역할을 한다.

이 계층은 데이터를 프레임(Frame) 단위로 나누고, 오류 검출 및 수정, 흐름 제어 등의 기능을 수행한다.

 

즉, 데이터 링크 계층은 택배의 포장과 검사라고 생각하면 쉽다.

데이터 링크 계층은 택배 회사에서 상품을 포장하고, 올바른 주소를 붙이며, 손상 여부를 검사하는 단계와 비슷하다.

이렇게 해야 상품(데이터)이 목적지까지 안전하게 도착할 수 있다.

 

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데이터 링크 계층의 주요 역할

 

1. 프레임화 (Framing)

- 데이터를 프레임 단위로 나눠 네트워크로 전달한다. 이 과정에서 데이터는 시작과 끝을 구분할 수 있는 형식으로 포장해준다.

 

2. 주소 지정 (Addressing)

- 물리적 주소를 사용해 데이터를 특정 장치로 전달해준다.

 

3. 오류 검출 및 수정(Error Detection and Correction)

- 데이터를 전달하는 동안 발생할 수 있는 오류를 감지하고, 간단한 오류는 수정해준다.

 

4. 흐름 제어 (Flow Control)

- 송신자와 수신자의 속도 차이를 조율하여 데이터 손실을 방지해준다.

 

5. 매체 접근 제어(Media Access Control)

- 여러 장치가 동일한 네트워크 매체를 공유할 때 충돌을 방지하고 효율적으로 자원을 사용할 수 있도록 조율해준다.

 

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데이터 링크 계층의 두 하위 계층

 

데이터 링크 계층은 크게 두 개의 하위 계층으로 나뉜다.

 

1. 논리 링크 제어(LLC, Logical Link Control)

- 네트워크 계층과 데이터 링크 계층 간의 인터페이스를 제공하며, 프레임의 흐름과 오류를 관리

 

2. 매체 접근 제어(MAC, Media Access Control)

- 네트워크 매체에 대한 접근 권한을 관리하며, 물리적 주소를 기반으로 데이터를 전송

 

쉽게 이해하기: LLC는 관리자, MAC은 교통 경찰

LLC는 데이터 흐름을 관리하는 관리자이고, MAC은 데이터가 서로 충돌하지 않도록 신호등 역할을 한다.

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데이터 링크 계층에서 사용하는 주요 프로토콜

 

1. 이더넷(Ethernet)

- 가장 널리 사용되는 유선 네트워크 기술로, LAN(Local Area Network)에서 데이터를 전달

 

2. Wi-Fi

- 무선 네트워크에서 데이터를 전송하며, MAC 주소를 사용해 장치를 식별

 

3. PPP(Point-to-Point Protocol)

- 두 장치 간의 직접 연결을 위한 프로토콜로, 모뎀 연결이나 VPN에서 자주 사용

 

4. HDLC(High-Level Data Link Control)

- 비트 지향 프로토콜로, 점대점(Point-to-Point) 및 멀티포인트(Multipoint) 통신에 사용

 

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데이터 링크 계층에서 사용하는 주요 장비

 

1. 스위치(Switch)

- 데이터 링크 계층에서 작동하며, MAC 주소를 기반으로 데이터를 올바른 장치로 전달한다.

 

2. 브리지(Bridge)

- 두 개의 LAN을 연결하고, 데이터를 필터링하여 네트워크 효율성을 높인다.

 

쉽게 이해하기: 스위치는 배달원, 브리지는 다리

스위치는 특정 집으로 직접 배달하는 배달원이고, 브리지는 두 지역을 연결하는 다리이다.

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오류 검출 및 수정 방법

 

1. 패리티 검사(Parity Check)

- 데이터를 전송할 때 패리티 비트를 추가해 오류를 감지

 

2. CRC(Cyclic Redundancy Check)

- 데이터를 검사하기 위한 복잡한 알고리즘으로, 오류를 더 정밀하게 감지

 

3. ARQ(Automatic Repeat Request)

- 오류가 발견되면 데이터를 재전송하도록 요청

 

쉽게 이해하기: 오류 검출은 택배 상자의 손상 확인

패리티 검사나 CRC는 택배 상자가 손상되었는지 확인하는 과정과 같다. 문제가 발견되면 새로운 상자로 교환 요청을 한다.

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데이터 링크 계층의 한계

 

1. 장거리 전송

- 데이터 링크 계층은 동일 네트워크 내에서 데이터를 처리하며, 네트워크 간 전송에는 적합하지 않다.

 

2. 복잡성 증가

- 매체 공유 장치가 많아질수록 충돌 관리와 오류 수정이 더 복잡해진다.

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정리

 

데이터 링크 계층은 네트워크의 핵심 구성 요소로, 데이터가 안전하고 효율적으로 전달되도록 돕는 중요한 역할을 한다.

프레임화, 오류 검출 및 수정, 흐름 제어와 같은 기능을 통해 물리 계층과 네트워크 계층 사이의 다리를 제공해준다.

 

 

끝.