데이터 링크 레이어

Data link layer
OSI 모델
층별로
7. 어플리케이션 레이어
6. 프레젠테이션 레이어
5. 세션 레이어
(4) 수송층
3. 네트워크층
2. 데이터 링크층
1. 물리층

데이터 링크 레이어 또는 레이어2는 컴퓨터 네트워킹의 7계층 OSI 모델의 두 번째 레이어입니다.이 계층은 물리적 [2]계층을 통해 네트워크 세그먼트의 노드 간에 데이터를 전송하는 프로토콜 계층입니다.데이터 링크 계층은 네트워크 엔티티 간에 데이터를 전송하는 기능적 및 절차적 수단을 제공하며 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 검출하고 수정하는 수단도 제공할 수 있습니다.

데이터 링크 레이어는 네트워크의 같은 레벨에 있는 노드간의 프레임의 로컬 전달에 관계하고 있습니다.이러한 프로토콜 데이터 단위라고 불리는 데이터 링크 프레임은 로컬 영역 네트워크의 경계를 넘지 않습니다.네트워크 간 라우팅 및 글로벌주소 지정은 상위 계층의 기능으로 데이터 링크 프로토콜을 로컬 전송, 주소 지정 및 미디어 중재에 집중할 수 있습니다.이와 같이 데이터 링크레이어는 네이버트래픽 경찰과 비슷합니다.데이터 링크레이어는 최종 수신처에 대한 우려 없이 미디어 접근을 경쟁하는 당사자 간의 조정을 시도합니다.디바이스가 미디어를 동시에 사용하려고 하면 프레임 충돌이 발생합니다.데이터 링크 프로토콜은 장치가 이러한 충돌을 감지하고 복구하는 방법을 지정하고, 이러한 충돌을 줄이거나 방지하는 메커니즘을 제공할 수 있습니다.

데이터 링크 프로토콜의 예로는 이더넷, Point-to-Point Protocol(PPP), HDLC 및 ADCCP가 있습니다.Internet Protocol Suite(TCP/IP)에서 데이터 링크 계층 기능은 물리적 인프라로부터 독립된 것으로 가정되는 기술 모델의 최하위 계층인 링크 계층 내에 포함됩니다.

기능.

데이터 링크는 물리적 링크에 연결된 호스트 간에 데이터 프레임을 전송합니다.OSI 네트워크 아키텍처의 시멘틱스 내에서 데이터 링크 계층의 프로토콜은 네트워크 계층으로부터의 서비스 요청에 응답하고 물리 계층에 서비스 요청을 발행함으로써 그들의 기능을 수행한다.이러한 전송은 신뢰할 수도 있고 신뢰할 수도 없습니다. 많은 데이터 링크 프로토콜은 성공적인 프레임 수신 및 수락에 대한 응답을 가지고 있지 않으며, 일부 데이터 링크 프로토콜은 전송 오류에 대한 검사조차 수행하지 않을 수 있습니다.이러한 경우, 상위 수준의 프로토콜은 흐름 제어, 오류 검사, 확인 응답 및 재전송을 제공해야 합니다.

프레임 헤더에는, 프레임을 발신한 디바이스와 수신처 주소, 및 프레임을 수신해 처리할 것으로 예상되는 디바이스를 나타내는 송신원주소와 수신처 주소가 포함됩니다.네트워크 레이어의 계층형 및 라우팅 가능한 주소와는 달리 레이어 2 주소는 플랫합니다.즉, 주소가 속한 논리 그룹 또는 물리 그룹을 식별하기 위해 주소의 일부를 사용할 수 없습니다.

IEEE 802 로컬에리어 네트워크 등 일부 네트워크에서는 데이터 링크레이어가 Media Access Control(MAC; 미디어 액세스컨트롤) 및 Logical Link Control(LLC; 논리링크컨트롤) 서브레이어에 의해 상세하게 기술되어 있습니다.이는 이더넷, 토큰링, IEEE 802.11 등 IEE 802 LLC 프로토콜을 모든 IEE 802 MAC 레이어 및 M802 이외의 모든 레이어에서 사용할 수 있음을 의미합니다.FDDI 등의 AC 레이어HDLC와 같은 다른 데이터 링크 계층 프로토콜은 양쪽 서브레이어를 포함하도록 지정되지만, Cisco HDLC와 같은 일부 다른 프로토콜은 HDLC의 낮은 수준의 프레임을 다른 LLC 계층과 결합하여 MAC 계층으로 사용합니다.기존의 홈 배선(전원선, 전화선 및 동축 케이블)을 사용하여 고속(최대 1기가비트/초) 로컬에리어 네트워크를 구축하는 방법을 제공하는 ITU-T G.hn 표준에서는 데이터 링크레이어는 3개의 서브패킷(애플리케이션프로토콜 컨버전스, 논리 링크컨트롤 및 미디어 액세스컨트롤)로 분할됩니다.

서브레이어

데이터 링크층은 논리 링크컨트롤(LLC)과 미디어 액세스컨트롤(MAC)[3]의 2개의 서브레이어로 분할되는 경우가 많습니다.

논리 링크 제어 서브레이어

최상위 하위 계층인 LLC는 데이터 링크 계층의 맨 위에서 실행되는 프로토콜을 다중화하고 선택적으로 흐름 제어, 확인 응답 및 오류 알림을 제공합니다.LLC는 데이터 링크의 주소 지정 및 제어를 제공합니다.송신 매체상의 스테이션의 주소 지정 및 발신기지 머신과 수신기지 머신간에 교환되는 데이터의 제어에 사용하는 메카니즘을 지정합니다.

미디어 액세스컨트롤 서브레이어

MAC 는, 언제라도 미디어에 액세스 할 수 있는 사람(CSMA/CD 등)을 결정하는 서브 레이어를 참조할 수 있습니다.또, 내부 MAC 주소에 근거해 전달되는 프레임 구조를 가리킵니다.

미디어 액세스 제어에는 일반적으로 분산형 [4]및 집중형 두 가지 형태가 있습니다.둘 다 사람 간의 소통에 비유될 수 있습니다.말하는 사람(대화)으로 구성된 네트워크에서는, 각자가 임의의 시간 동안 일시정지하고 나서 다시 말하려고 하면, 「아니, 당신부터」라고 하는 길고 정교한 게임이 효과적으로 확립됩니다.

Media Access Control 서브레이어는 프레임 동기화도 수행합니다.이것에 의해, 송신 비트 스트림내의 각 프레임의 개시와 종료가 결정됩니다.여기에는 타이밍 기반 검출, 문자 카운트, 바이트 스터핑 및 비트 스터핑의 몇 가지 방법 중 하나가 포함됩니다.

  • 시간 기반 접근법에서는 프레임 간에 지정된 시간이 필요합니다.
  • 문자 수는 프레임 머리글의 나머지 문자 수를 추적합니다.단, 이 필드가 파손되면 이 메서드는 쉽게 방해받을 수 있습니다.
  • 바이트 스터핑은 DLE STX와 같은 특수한 바이트시퀀스를 가진 프레임 앞에 DLE ETX를 가진 프레임의 뒤를 잇습니다.DLE(바이트 값 0x10)의 어피아란스는 다른 DLE로 이스케이프해야 합니다.시작 마크와 정지 마크는 수신기에서 검출되어 삽입된 DLE 문자와 함께 삭제됩니다.
  • 마찬가지로 비트 스터핑은 이러한 시작 및 종료 마크를 특수 비트 패턴(0, 6 1비트 및 0 등)으로 구성된 플래그로 대체합니다.비트를 삽입하는 것으로, 송신하는 데이터에 있어서의 이 비트 패턴의 발생을 회피한다.플래그가 01111110인 예제를 사용하려면 데이터 스트림에서 5회 연속 1 뒤에 0이 삽입됩니다.플래그와 삽입된0 은 수신측에서 삭제됩니다.이것에 의해, 임의의 긴 프레임이 가능하게 되어, 수신자의 동기화가 용이하게 됩니다.다음 데이터 비트가 0인 경우에도 박제 비트가 추가됩니다.이것은 동기 시퀀스로 오인할 수 없기 때문에 수신기는 박제 비트와 일반 비트를 명확하게 구별할 수 있습니다.

서비스

데이터 링크 계층에 의해 제공되는 서비스는 다음과 같습니다.

오류 검출 및 수정

데이터 링크 레이어는, 프레이밍에 가세해 송신 에러를 검출해, 그 에러로부터 회복하는 경우도 있습니다.수신측이 송신 에러를 검출하려면 , 송신측은 송신한 프레임에 에러 검출 코드로 용장 정보를 추가할 필요가 있습니다.수신측은 프레임을 취득하면 수신된 에러 검출 코드가 재계산된 에러 검출 코드와 일치하는지 여부를 확인합니다.

에러 검출 코드는, N비트수의 각 문자열에 대응하는 r(용장 비트의 양)를 계산하는 함수로서 정의할 수 있다.가장 간단한 에러 검출 코드는 패리티 비트입니다.이것에 의해, 수신기는 송신된N + r비트 중1 비트에 영향을 준 송신 에러를 검출할 수 있습니다.플립 비트가 여러 개 있는 경우, 체크 방법은 수신측에서 이를 검출하지 못할 수 있습니다.패리티 에러 검출보다 고도의 방법이 존재해, 고품질의 품질과 기능을 제공합니다.

H E L L O
8 5 12 12 15

메타데이터를 사용한 간단한 예로는 알파벳의 각 문자를 그 위치로 인코딩하여 "HELLO"라는 단어를 전송하는 것입니다.따라서 오른쪽 표와 같이 문자 A는 1, B는 2로 코드화되어 있습니다.결과 숫자를 더하면 8 + 5 + 12 + 12 + 15 = 52가 되고 5 + 2 = 7이 메타데이터를 계산합니다.마지막으로, 「8 5 12 12 15 7」의 번호 시퀀스가 송신됩니다.이것은, 송신 에러가 없는 경우, 수신측의 측에 표시됩니다.수신자는 마지막으로 수신한 번호가 에러 검출 메타데이터이며, 그 전의 모든 데이터가 메시지임을 알고 있기 때문에, 상기의 계산을 재계산할 수 있습니다.또, 메타데이터가 일치하면, 데이터는 에러 없이 수신되고 있는 것으로 결론지을 수 있습니다.그러나 수신자가 "7 5 12 12 15 7" 시퀀스(어떤 오류로 인해 변경된 첫 번째 요소)와 같은 것을 발견하면 7 + 5 + 12 + 12 + 15 = 51 및 5 + 1 = 6을 계산하여 검사를 실행하고 6이 7과 같지 않으므로 수신한 데이터를 불량으로 폐기할 수 있습니다.

보다 고도의 에러 검출 및 수정 알고리즘은, 데이터내의 복수의 송신 에러가 서로 상쇄해 검출되지 않게 되는 리스크를 저감 하도록 설계되어 있습니다.올바른 바이트가 수신되었는지 여부를 검출할 수 있는 알고리즘은 Cyclic Redundancy Check(CRC; 순회 용장성 검사)입니다.이 알고리즘은 데이터 링크층에서 자주 사용됩니다.

프로토콜 예시

참고 항목: 비트 시퀀스의 독립성

TCP/IP 모델과의 관계

인터넷 프로토콜 스위트
응용 프로그램레이어
트랜스포트 레이어
인터넷 레이어
링크 레이어

Internet Protocol Suite(TCP/IP)에서 OSI의 데이터 링크 계층 기능은 가장 낮은 계층인 링크 계층에 포함되어 있습니다.TCP/IP 링크층에는 호스트가 접속되어 있는 링크의 동작 범위가 있어 링크상의 호스트를 특정하고 링크상에 데이터 프레임을 송신하기 위한 하드웨어(MAC) 주소를 취득할 때까지의 하드웨어 문제만을 취급합니다.링크 레이어 기능은 RFC 1122에 기술되어 있으며 OSI의 데이터 링크레이어와는 다르게 정의되어 로컬링크에 영향을 주는 모든 방식을 망라하고 있습니다.

TCP/IP 모델은 네트워크에 대한 하향식 포괄적인 설계 참조가 아닙니다.이것은 인터넷 운영에 필요한 TCP/IP의 인터넷 워킹 프로토콜 스위트 설계에 필요한 기능의 논리적 그룹 및 범위를 설명하기 위해 공식화되었습니다.일반적으로 OSI와 TCP/IP 모델의 직접적 또는 엄격한 비교는 피해야 합니다.이는 TCP/IP에서의 계층화는 주요 설계 기준이 아니며 일반적으로 "해롭다"(RFC 3439)고 간주되기 때문입니다.특히 TCP/IP는 OSI 프로토콜에 기인하는 것과 같이 캡슐화 요건의 엄격한 계층적 시퀀스를 지시하지 않습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "X.225 : Information technology – Open Systems Interconnection – Connection-oriented Session protocol: Protocol specification". Archived from the original on February 1, 2021. Retrieved November 24, 2021.
  2. ^ "What is layer 2, and Why Should You Care?". accel-networks.com. Archived from the original on February 18, 2010. Retrieved September 29, 2009.
  3. ^ Regis J. Bates and Donald W. Gregory (2007). Voice & data communications handbook (5th ed.). McGraw-Hill Professional. p. 45. ISBN 978-0-07-226335-0.
  4. ^ Guowang Miao; Guocong Song (2014). Energy and spectrum efficient wireless network design. Cambridge University Press. ISBN 978-1107039889.

외부 링크

Wikimedia Commons에는 데이터 링크 계층과 관련된 미디어가 있습니다.