5장. 링크계층 (linklayer)(link...

5장 링크 계층(Link Layer)(Link Layer)

순천향대학교 컴퓨터공학과

이 상 정

순천향대학교 컴퓨터공학과 1

컴퓨터 네트워크

강의 목표강의 목표

데이터 링크 계층의 서비스 이해 데이터 링크 계층의 서비스 이해bull 오류 검출 및 정정 (error detection correction)

bull 브로드캐스트 채널 공유 다중 접속 (multiple access)( p )

bull 링크 계층 주소체계

bull 근거리 네트워크(LAN) 이더넷 VLAN

다양한 링크 계층 기법 구현

5 링크 계층 링크 접속망 랜순천향대학교 컴퓨터공학과 2


5장 링크 계층 링크 접속망 랜5장 링크 계층 링크 접속망 랜

51 링크 계층 소개 및 서비스 55 링크 가상화 MPLS

56 데이터 센터 네트워킹

52 오류 검출 및 정정 기술

53 다중 접속 프로토콜

57 총정리 웹 페이지 요청에대한 처리

54 근거리 네트워크(LAN)bull 주소체계 ARP

bull 이더넷

bull 스위치

가상 근거리 네트워크(VLAN)bull 가상 근거리 네트워크(VLAN)



링크 계층 (Link Layer) 소개 (1)링크 계층 (Link Layer) 소개 (1)

용어 설명용어 명bull 노드(node)

bull 호스트와 라우터

( )bull 링크(link)

bull 통신 경로 상의 인접한 노드들을 연결하는 통신 채널

ndash 유선 링크

ndash 무선 링크

ndash LAN

bull 프레임(frame)

bull 링크 계층 패킷

네트워크 계층 데이터 그램을 캡슐화bull 네트워크 계층 데이터 그램을 캡슐화


데이터 링크 계층은 링크 상의 한 노드에서 물리적으로 인접한노드로 데이터그램을 전송하는 책임을 가짐


링크 계층 소개 (2)링크 계층 소개 (2)

경로 상의 각 링크에서 서로 경로 상의 각 링크에서 서로다른 링크 계층 프로토콜로데이터그램 전송

교통 운송 비유뉴저지 주 프린스턴에서 스위스

bull 예 첫 링크는 이더넷 중간 링크는 프레임 릴레이

bull 뉴저지 주 프린스턴에서 스위스로잔으로 여행

bull 리무진 프린스턴에서 JFK 공항중간 링크는 프레임 릴레이 마지막 링크는 80211 무선 랜(WiFi)

bull 비행기 JFK에서 제네바

bull 기차 제네바에서 로잔

bull 여행객 = 데이터그램

각 링크 프로토콜은 서로 다른서비스 제공


bull 교통편(리무진 비행기 기차)= 통신 링크

운송 방식 링크 계층 프로토콜서비스 제공bull 예 링크 상에서 신뢰적인 데이

터 전달을 제공 할 수도 또는 안

bull 운송 방식 = 링크 계층 프로토콜

bull 여행사 직원 = 라우팅 프로토콜

5 링크 계층 링크 접속망 랜

할 수도 있음



링크 계층 서비스 (1)링크 계층 서비스 (1)

프레임화 (framing) 링크 접속 (link access) 프레임화 (framing) 링크 접속 (link access)bull 헤더 필드를 추가하여 데이터그램을 프레임으로 캡슐화

bull 공유 매체인 경우 채널 접속

bull 출발지 목적지 구분을 위해 프레임 헤더에 MAC(medium access control) 주소 포함

신뢰적 전달 (reliable delivery)bull 비트 오류가 낮은 링크에서는 적용 안 함(광섬유 UTP)bull 비트 오류가 낮은 링크에서는 적용 안 함(광섬유 UTP)

bull 무선 링크와 같이 높은 오류율(error rate)을 갖는 링크에 적용

흐름 제어 (flow control)bull 송신 노드와 수신 노드의 수신하는 속도에 맞추는 흐름 제어 제공




오류 검출 (error detection) 오류 검출 (error detection)bull 신호 약화나 전자기 잡음에 기인한 오류

bull 수신 노드에서 오류 검사를 하여 검출

bull 송신자에게 재전송 신호를 보내거나 프레임을 버림

오류 정정 ( ti ) 오류 정정 (error correction)bull 수신 노드는 오류를 검출하고 재전송 신호를 보내지 않고 비트 오류

를 정정를 정정

반이중(half-duplex)과 전이중(full-duplex)p pbull 전이중 전송은 링크 양단의 노드들이 동시에 패킷을 전송

bull 반이중 전송은 한 노드가 동시에 송수신을 처리할 수 없음



링크 계층이 구현되는 위치링크 계층이 구현되는 위치

링크 계층은 호스트의 네트워크 링크 계층은 호스트의 네트워크인터페이스 카드(NIC Network Interface Card) - 또는 네트워크 어댑터(network adaptor)라고도 함 - 에 구현bull 이더넷 카드 80211 카드 이더넷

칩셋

bull 링크 물리계층 구현링크 물리계층 구현

호스트 시스템의 버스에 연결

하드웨어 소프트웨어 펌웨어의 하드웨어 소프트웨어 펌웨어의결합으로 구성



네트워크 어댑터 통신네트워크 어댑터 통신

송신 측 송신 측bull 데이터그램을 프레임으로

캡슐화

수신 측bull 오류 흐름 제어등 조사

데이터그램을 추출하여 상위bull 등을 추가오류 검출 비트

흐름 제어

bull 데이터그램을 추출하여 상위계층으로 전달




51 링크 계층 소개 및 서비스


55 링크 가상화 MPLS





bull 이더넷

bull 스위치




오류 검츌 및 정정(E D t ti d C ti )(Error Detection and Correction)

EDC = 오류 검출 및 정정 비트 (부가된 비트)EDC 오류 검출 및 정정 비트 (부가된 비트)

D = 오류로부터 보호되는 데이터 헤더 필드를 포함할 수도 있음

100 오류 검출은 아니지만 신뢰할만한 수준

bull 프로토콜이 일부 오류는 검출 못할 수 있지만 대부분 검출

bull EDC 필드가 크면 클수록 검출 및 정정이 더 우수해짐



패리티 검사 (Parity Checking)패리티 검사 (Parity Checking)

단일 비트 패리티 2차원 비트 패리티 단일 비트 패리티bull 단일 비트 오류 검출

bull 홀수 패리티 예

2차원 비트 패리티bull 단일 비트 오류를 검출하고 정정

bull 짝수 패리티 예



인터넷 체크섬 (Internet Checksum) - 복습인터넷 체크섬 (Internet Checksum) 복습

체크섬은 전송된 세그먼트의 오류를 검출 체크섬은 전송된 세그먼트의 오류를 검출(트랜스포트 계층에 사용)

송신 측 세그먼트의 값을 16비트 정

수의 열로 간주

수신 측 수신된 세그먼트의 체크섬 계산


세그먼트 값들을 더함(1의보수 합)

계산된 체크섬 값과 체크섬 필드 값이 같은가를 비교

bull 다름)

송신자는 UDP의 체크섬 필드에 삽입

다름오류 검출

bull 같음오류 없음오류 없음



순환중복검사(CRC C li R d d Ch k)(CRC Cyclic Redundancy Check)

좀 더 강력한 에러 검출 코딩 좀 더 강력한 에러 검출 코딩

데이터 D 송신

송신자와 수신자는 r+1 비트 패턴인 생성자(generator) G를 합의

bull 국제 표준으로 8 12 16 32 비트의 생성자 정의

다음을 만족하는 r CRC 비트 R을 선택

bull ltD Rgt은 G로 정확히 나누어짐(모듈러-2 연산)bull ltDRgt은 G로 정확히 나누어짐(모듈러-2 연산)

bull 수신자가 ltDRgt을 G로 나누어서 나머지가 0이 아니면 오류 발생

bull r+1 비트보다 적은 수의 버스트 오류(burst error) 검출

bull r개 이하의 연속적인 비트 오류 모두 검출

널리 사용됨 (이더넷 80211 WiFi ATM)



CRC 예CRC 예

CRC 연산은 덧셈의 올림이나 뺄덧 의 이나셈의 빌림이 없는 모듈로-2 연산사용bull XOR(exclusive OR) 연산과 동일

bull D2r XOR R

bull R 비트 왼쪽 이동에 R을 더함bull R 비트 왼쪽 이동에 R을 더함

다음 식을 만족하는 R을 구함bull D2r XOR R = nGD 2 XOR R nG

bull D2r = nG XOR R

bull 두 번 XOR은 원래 값 복원

bull G로 나누어 나머지 R 구함








53 다중 접속 프로토콜 57 총정리 웹 페이지 요청에대한 처리


bull 이더넷

bull 스위치




다중 접속 링크와 프로토콜(M lti l A Li k d P t l )(Multiple Access Link and Protocols)

두 종류의 네트워크 링크 두 종류의 네트워크 링크

점대점 링크 (point-to-point)bull 다이얼업 접속의 PPP다이얼업 접속의 PPP

bull 이더넷 스위치와 호스트 사이의 점대점 링크

브로드캐스트 (broadcast)캐 ( )bull 공유매체

bull 이전의 이더넷 (old-fashioned Ethernet)

bull 80211 무선 LAN



다중 접속 프로토콜(M lti l A P t l MAC t l)(Multiple Access Protocol MAC protocol)

단일 공유 브로드캐스트 채널을 통해 노드에 전송 단일 공유 브로드캐스트 채널을 통해 노드에 전송

둘 이상의 노드가 동시에 전송 간섭(interference)bull 노드가 동시에 둘 이상의 신호를 수신하면 충돌(collision) 발생노드가 동시에 둘 이상의 신호를 수신하면 충돌(collision) 발생

다중 접속 프로토콜 (multiple access protocol) 다중 접속 프로토콜 (multiple access protocol)bull 노드가 채널을 공유하는 방법 ndash 예를 들어 전송 시점 등 ndash을 결정하는

분배 알고리즘

bull 채널 공유를 위한 통신에도 채널을 사용

bull 조정을 위한 별도의(out-of-band) 채널은 없음



이상적인 다중 접속 프로토콜(Id l M lti l A P t l)(Ideal Multiple Access Protocol)

R bps의 전송률을 갖는 브로드캐스트 채널 R bps의 전송률을 갖는 브로드캐스트 채널

1 단 하나의 노드가 전송을 할 때는 R bps의 처리율로 전송1 단 하나의 노드가 전송을 할 때는 R bps의 처리율로 전송

2 M개의 노드가 전송 시에는 평균 RM bps전송률의 처리율로 전송로 전송

3 프로토콜은 분산(decentralized)되어 있음bull 전송을 조정하는 특별한 노드 없음전송을 조정하는 특별한 노드 없음

bull 클럭 슬롯 등의 동기화 없음

4 프로토콜은 단순



다중 접속 프로토콜 분류다중 접속 프로토콜 분류

크게 세가지 부류의 프로토콜 크게 세가지 부류의 프로토콜

채널 분할 프로토콜 (channel partition protocol) 채널 분할 프로토콜 (channel partition protocol)bull 채널은 더 작은 ldquo조각rdquo들로 분할 (시간 슬롯 주파수 코드)

bull 할당된 조각들은 노드가 배타적으로 사용할당된 각들은 가 배타적 사용

랜덤 접속 프로토콜 (random access protocol)bull 채널은 분할하지 않고 충돌 허용

bull 충돌 시 복구

순번 프로토콜 (taking-turns protocol)bull 노드가 순번대로 채널을 사용

bull 더 많은 데이터를 전송하는 노드는 오랫동안 순번을 기다려야 함



채널 분할 프로토콜 - TDMA채널 분할 프로토콜 TDMA

TDMA (Time Division Multiple Access) TDMA (Time Division Multiple Access)bull 각 노드는 차례대로 고정된 길이의 시간 슬롯(time slot)을 획득하여

채널 접속

bull 시간 슬롯의 길이는 패킷 전송 시간

bull 사용되지 않는 슬롯은 쉬게 됨(idle)

bull 예 6개 노드의 LANbull 예 6개 노드의 LAN

bull 134 슬롯은 패킷을 갖고 256 슬롯은 쉼



채널 분할 프로토콜 - FDMA채널 분할 프로토콜 FDMA

FDMA (Frequency Division Multiple Access) FDMA (Frequency Division Multiple Access)bull 채널 스펙트럼이 주파수 밴드(frequency band)로 분할

bull 각 노드에 고정된 주파수 밴드 할당

bull 주파수 밴드를 사용하지 않는 시간은 쉬게 됨(idle)

bull 예 6개 노드의 LAN




랜덤 접속 프로토콜(R d A P t l)(Random Access Protocol)

랜덤 접속 프로토콜 랜덤 접속 프로토콜bull 전송 노드는 항상 최대 전송률 R bps로 전송

bull 사전에 노드 간 조정 없음

bull 둘 이상의 노드들이 전송 =gt 충돌(collision)

랜덤 접속 프로토콜은 다음 사항을 기술bull 충돌을 감지하는 방법

bull 충돌 시 복구하는 방법

지연 전송 등bull eg 지연 전송 등

랜덤 접속 프로토콜 구현bull 슬롯 알로하 (slotted ALOHA)bull 슬롯 알로하 (slotted ALOHA)

bull 알로하 (ALOHA)

bull CSMA CSMACD CSMACA



슬롯 알로하 (Slotted ALOHA) (1)슬롯 알로하 (Slotted ALOHA) (1)

가정 가정bull 모든 프레임은 같은 크기를 가짐 (L 비트)

bull 시간은 같은 크기의 슬롯으로 분할 (LR 초)( )

bull 노드는 슬롯의 시작점에서만 프레임을 전송

bull 각 노드는 슬롯의 시작을 알 수 있도록 동기화

bull 한 슬롯에서 둘 이상의 노드들이 충돌하면 모든 노드들이 충돌을감지

동작bull 노드는 전송할 새 프레임이 있으면 다음 슬롯에서 전송

bull 충돌이 없으면 노드는 다음 슬롯에서 새로운 프레임을 전송

bull 충돌이 발생하면 확률 p로 해당 프레임을 다음 슬롯에서 재전송




장점장bull 하나의 활성 노드가 채널의 최대 속도로 R로 계속 전송

bull 충돌 감지 및 재전송을 노드 각자가 결정하여 분산

bull 노드들은 슬롯으로 동기화 필요

bull 간단함

단점 단점bull 활성 노드가 많으면 충돌로 인해 슬롯 낭비

bull 확률적인 전송으로 전송을 억제하는 경우 빈 슬롯 발생확률적인 전송으로 전송을 억제하는 경우 빈 슬롯 발생

bull 클럭 동기화



슬롯 알로하 효율슬롯 알로하 효율

N개 노드가 각 슬롯마다 확률 p로 많은 프레임을 전송한다고 N개 노드가 각 슬롯마다 확률 p로 많은 프레임을 전송한다고가정

주어진 노드가 한 슬롯에서 전송에 성공할 확률 = p(1-p)N-1 주어진 노드가 한 슬롯에서 전송에 성공할 확률 p(1 p)bull N-1개의 노드가 전송하지 않을 확률 (1-p)N-1

임의의 한 노드가 전송에 성공할 확률 = Np(1-p)N-1의의 가 송에 성공 확 p( p)

최대 효율은 Np(1-p)N-1을 최대화시키는 p를 구하는 문제

활성 노드가 많은 경우 N이 무한대로 갈 때 Np(1-p)N-1 의극한값을 취하면 최대효율은 다음과 같이 구해짐bull 최대 효율 = 1e = 37

bull 많은 노드를 전송할 때 37의 슬롯 만이 낭비되지 않음


bull 채널의 실제 전송률은 037∙R bps



알로하 (ALOHA)알로하 (ALOHA)

슬롯이 없이 완전히 분산된 프로토콜 슬롯이 없이 완전히 분산된 프로토콜bull 더 간단하고 동기화 없음

프레임이 상위 계층에서 도착하면 바로 전송 프레임이 상위 계층에서 도착하면 바로 전송

충돌 확률 증가bull t0 에 전송된 프레임은 [t0-1t0+1]에서 다른 프레임과 충돌t0 에 전송된 레임은 [t0 1t0 1]에서 다른 레임과 충돌



알로하 효율알로하 효율

p(주어진 노드의 전송 성공 확률) = p(노드 전송)p(주어진 노드의 전송 성공 확률) = p(노드 전송)

p([t0-1t0]에서 다른 노드 전송 않음)

p([t0t0+1]에서 다른 노드 전송 않음 )

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1

= p (1-p)2(N-1)

최적의 를 위해 N의 극한값을 취하면최적의 p를 위해 N의 극한값을 취하면

= 1(2e) = 18

슬롯 알로하보다도 더 낮은 효율



CSMA (Carrier Sense Multiple Access)CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA (Carrier Sense Multiple Access) CSMA (Carrier Sense Multiple Access)bull 전송 전에 채널 사용 여부 조사 (캐리어 감지 carrier sensing)

bull 채널이 쉬고 있으면 프레임 전송

bull 채널이 사용 중이면 전송을 연기 (백오프 back off)

사람 대화 비유bull 말하기 전에 듣고

bull 다른 사람이 말하면 말을 중단



CSMA 충돌CSMA 충돌

충돌 발생 충돌 발생bull 채널의 전파 지연으로 두 노드가

다른 노드의 전송을 감지하지 못하는 경우 발생

4개의 노드 A B C D 공간시간 4개의 노드 ABCD 공간시간도표 예bull t0에서 노드 B 전송 시작t0에서 노드 B 전송 시작

bull 채널 전파 지연으로 시간 t1(t0ltt1) 에서 노드 D가 노드 B의 전송을감지하지 못함감지하지 못함

bull t1에서 노드 D 전송 시 충돌 발생



CSMACD (Collision Detection)CSMACD (Collision Detection)

CSMACD (Carrier Sense CSMACD (Carrier Sense Multiple AccessCollision Detection)bull 캐리어 센싱되면 백오프

bull 짧은 시간 내에 충돌 검출

bull 충돌 시 전송을 중단하여 채널 낭비 줄임

충돌 검출 (collision detection)bull 유선 LAN에서는 신호 세기를 측

정하고 전송된 신호와 수신된 신호를 비교하여 쉽게 검출



이더넷 CSMACD 알고리즘 (1)이더넷 CSMACD 알고리즘 (1)

1 어댑터(NIC)는 네트워크 계층으로부터 데이터그램을 받아어 터( ) 네 워 계층 부터 데이터 아서 이더넷 프레임을 생성

2 채널이 유휴(idle)하면 프레임 전송을 시작 채널이 바쁘면(busy)채널이 유휴할 때까지 기다림

3 어댑터가 전체 프레임을 전송하는 동안 다른 어댑터의 전송신호가 감지되지 않았으면 프레임 전송 완료

4 전송 중 다른 어댑터의 전송 신호가 감지되면 프레임 전송을 중단하고 잼 신호(j i l)를 전송을 중단하고 잼 신호(jam signal)를 전송

5 중단 후 어댑터는 이진 지수적 백오프(binary exponential backoff) 단계 진입backoff) 단계 진입bull m번 충돌 후 어댑터는 012hellip2m-1 중에서 임의의 K 값을 선택

bull m = min(m 10)


( )

bull 어댑터는 K512 비트 시간을 기다렸다가 단계로 돌아감순천향대학교 컴퓨터공학과 32



잼 신호 (jam signal) 잼 신호 (jam signal)bull 다른 어댑터에게 충돌 발생을 알림 48비트

비트 시간 (bit time) 비트 시간 (bit time)bull 1 비트를 전송하는데 걸리는 시간

bull 10 Mbps 이더넷에서는 01 usec K=1023 이면 50 msec

이진 지수적 백오프 (binary exponential backoff)bull 예측된 현재 부하에 적응하여 재전송 시도

bull 과부하(heavy load) 랜덤 대기 시간이 길어짐

bull 지연은 K 512 비트 시간

bull 첫 충돌이면 K는 0 1에서 선택bull 첫 충돌이면 K는 01에서 선택

bull 두 번째 충돌이면 K는 0123에서 선택

bull helliphellip


bull 열 번째 이상 충돌이면 K는 01234hellip1023 에서 선택



이더넷 CSMACD 효율이더넷 CSMACD 효율

t = LAN에서 두 노드 사이의 최대 전파 시간 tprop = LAN에서 두 노드 사이의 최대 전파 시간

ttrans = 최대 크기의 프레임을 전송하는데 걸리는 시간

이더넷 효율 근사식 이더넷 효율 근사식

ff1

transprop ttefficiency

51

1

효율은 1에 접근bull t 이 0에 가까운 값bull tprop 이 0에 가까운 값

bull ttrans 이 아주 큼

ALOHA 보다 더 좋은 성능에 간단하고 저렴하며 분산화





순번 프로토콜 (Taking-Turns Protocol)순번 프로토콜 (Taking Turns Protocol)

채널 분할 다중 접속 프로토콜 채널 분할 다중 접속 프로토콜bull 높은 부하에서는 효율적이고 공정하게 채널 공유

bull 낮은 부하에서는 비효율적

bull 하나의 활성 노드에 대해서도 1N 대역폭 할당

랜덤 접속 프로토콜 랜덤 접속 프로토콜bull 낮은 부하에서는 효율적

bull 단일 노드가 전체 채널 대역폭 사용bull 단일 노드가 전체 채널 대역폭 사용

bull 높은 부하에서는 충돌 오버헤드

순번 프로토콜 (taking-turns protocol)bull 두 가지의 장점을 취함


bull 폴링 프로토콜 토큰 프로토콜



순번 프로토콜 -폴링 프로토콜 (P lli P t l)폴링 프로토콜 (Polling Protocol)

노드들 중 마스터 노드 지정 노드들 중 마스터 노드 지정

마스터 노드는 차례대로(라운드 로빈 방식) 노드(슬레이브)드 로빈 방식) 노드(슬레이브)들에게 전송하도록 폴링bull 충돌과 빈 슬롯 없음

단점bull 폴링 오버헤드(overhead)

bull 지연(latency)

bull 다음 차례까지 기다림bull 다음 차례까지 기다림

bull 마스터 노드 고장 시 전체 채널동작 멈춤



순번 프로토콜 -토큰 전달 프로토콜 (T k P i P t l)토큰 전달 프로토콜 (Token-Passing Protocol)

토큰(token)이 순서대로 노드 토큰(token)이 순서대로 노드들 간에 전달bull 토큰은 작은 특수 목적 프레임

전송할 프레임이 있을 때 노드는 토큰을 잡고 아니면 다음노드로 전달

단점bull 토큰 오버헤드

지연bull 지연

bull 노드 하나가 실패하면 전체 채널동자 못함


동자 못함



다중 접속 프로토콜 요약다중 접속 프로토콜 요약

채널 분할 프로토콜 채널 분할 프로토콜bull 시간 주파수 코드로 분할

bull TDMA(Time Division Multiple Access) FDMA(Frequency Division ( p ) ( q yMultiple Access) CDMA(Code Division Multiple Access)

랜덤 접속 프로토콜bull ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD

bull 캐리어 센싱

bull 유선에서는 감지 쉽지만 무선에서는 어려움bull 유선에서는 감지 쉽지만 무선에서는 어려움

bull 이더넷에서 적용된 CSMACD

bull 80211에 적용된 CSMACA

순번 프로토콜bull 폴링 토큰 전달


bull 블루투스 FDDI(Fiber Distributed Data Interface)









54 근거리 네트워크(LAN)


bull 주소체계 ARP

bull 이더넷

bull 스위치

bull 가상 근거리 네트워크(VLAN)



MAC (Media Access Control) 주소MAC (Media Access Control) 주소

IP 주소 IP 주소bull 네트워크 계층 주소

bull 계층 3(네트워크 계층)에서 패킷을 전달하는데 사용( )

MAC (LAN 물리 이더넷) 주소bull LAN 주소 물리 주소 이더넷 주소

bull 프레임을 한 인터페이스에서 물리적으로 연결된 다른 인터페이스로전달하는데 사용전달하는데 사용

bull 48비트 MAC주소 (대부분의 LAN)

bull NIC ROM에 저장

bull 일부는 소프트웨어적으로 세팅

bull eg 1A-2F-BB-76-09-AD



LAN 주소 (1)LAN 주소 (1)

LAN 상의 각 어댑터는 고유의 LAN 주소를 가짐 LAN 상의 각 어댑터는 고유의 LAN 주소를 가짐




MAC 주소 할당은 IEEE가 관리 MAC 주소 할당은 IEEE가 관리bull 제조사는 MAC 주소 영역을 구매

bull 어댑터마다 고유의 주소 할당

bull MAC 주소의 첫 24비트는 제조사 코드 나머지 24비트는 제조사에서부여

MAC 주소는 평면 주소 구조 (fl dd ) MAC 주소는 평면 주소 구조 (flat address)bull 어댑터의 위치에 관계 없이 고정

IP 계층 주소 IP 계층 주소bull 주소는 노드가 부착된 IP 서브넷에 종속

bull 이동할 수 없음이동할 수 없음

비유bull MAC 주소 주민등록번호 개인마다 고정


MAC 주 주민등록번 개인마다 정

bull IP 주소 우편 주소 이사 시 변경순천향대학교 컴퓨터공학과 42


ARP (Address Resolution Protocol)ARP (Address Resolution Protocol)

노드의 IP 주소로 부터 어떻게 MAC 주소를 알 수 있을까 노드의 IP 주소로 부터 어떻게 MAC 주소를 알 수 있을까bull 네트워크 계층 주소(IP 주소)와 링크 계층 주소(MAC 주소) 사이 변환

필요

LAN 상의 각 IP 노드(호스트 라우터)는 ARP 테이블을 가짐bull IPMAC 주소 매핑

bull ltIP 주소 MAC 주소 TTLgt

bull TTL(Time to Live)bull TTL(Time to Live)테이블에서 각 매핑의엔트리가 삭제되는 시간(보통 20분)(보통 20분)



ARP 프로토콜 - 같은 LANARP 프로토콜 같은 LAN

노드 A가 B로 데이터그램을 전송 노드 A가 B로 데이터그램을 전송

bull A의 ARP 테이블에 B의 MAC주소 엔트리 없음

1 A는 ARP 질의 패킷(query packet)을 브로드캐스트

bull 질의 패킷에는 B의 IP 주소 포함

bull 목적지 MAC 주소 = FF-FF-FF-FF-FF-FF

bull LAN 상의 모든 호스트가 ARP 질의를 수신LAN 상의 모든 호스트가 ARP 질의를 수신

2 B는 ARP 질의 패킷을 수신하고 응답 패킷(response packet)으로 A에게 응답

응답 패킷에는 B의 MAC 주소 포함bull 응답 패킷에는 B의 MAC 주소 포함

bull A의 MAC 주소로 유니캐스트 응답

3 A는 B의 IPMAC 주소를 시간 종료 시까지 ARP 테이블에 저장의 주 시 종 시까지 테이 에 저장

ARP는 플러그 앤 플레이(plug-and-play)


bull 노드의 ARP 테이블은 시스템 관리자 개입 없이 자동으로 구축



ARP 프로토콜 - 다른 LAN으로 라우팅 (1)ARP 프로토콜 다른 LAN으로 라우팅 (1)

A의 데이터그램을 라우터 R을 거쳐 B로 전송 A의 데이터그램을 라우터 R을 거쳐 B로 전송bull A는 B의 IP 주소를 알고 있다고 가정

bull A는 첫번째 홉 라우터의 IP 주소를 알고 있다고 가정 (어떻게)( )

bull A는 R의 MAC 주소를 알고 있다고 가정 (어떻게)




A는 출발지 A 목적지 B의 IP 데이터그램을 생성

A는 R의 MAC 주소가 목적지가 되는 링크계층 프레임을 생성

bull 프레임에는 A에서 B로 전달되는 IP 데이터그램이 포함




A는 R로 프레임을 송신

R의 NIC가 프레임을 수신

R은 프레임을 수신하여 IP 데이터그램을 추출하여 IP 계층으로 전달




R은 A의 데이터그램을 B로 전달(forward)

R은 A에서 B로 가는 IP 데이터그램이 포함되고 B의 MAC 주소를 갖는링크 계층 프레임을 생성




R은 프레임을 B로 송신












bull 이더넷

bull 스위치




이더넷 (Ethernet)이더넷 (Ethernet)

오늘날 가장 많이 사용되는 LAN 기술 오늘날 가장 많이 사용되는 LAN 기술

가격 저렴 어댑터 20$

토큰 LAN이나 ATM 보다 더 싸고 간단 토큰 LAN이나 ATM 보다 더 싸고 간단

빠른 속도 10 Mbps ndash 10 Gbps



이더넷 - 물리 토폴로지 (Physical Topology)이더넷 물리 토폴로지 (Physical Topology)

1990년대 중반까지 버스 토폴로지 사용대 중 까지 버 지 사용bull 모든 노드가 같은 충돌 영역 (노드가 서로 충돌할 수 있음)

오늘날은 스타 토폴로지 사용bull 중앙에 스위치(switch)

bull 노드는 서로 충돌하지 않음



이더넷 프레임 구조 (1)(Eth t F St t )(Ethernet Frame Structure)

송신 어댑터는 IP 데이터그램을 이더넷 프레임으로 캡슐화 송신 어댑터는 IP 데이터그램을 이더넷 프레임으로 캡슐화bull 데이터 필드의 크기는 46~1500 바이트

프리앰블 (preamble)8 바이트의 프리앰블bull 8 바이트의 프리앰블

bull 첫 7 바이트는 10101010 마지막 바이트는 10101011

bull 송신자 수신자의 클록을 동기화하기 위해 사용송신자 수신자의 클록을 동기화하기 위해 사용



이더넷 프레임 구조 (2)이더넷 프레임 구조 (2)

주소 주소bull 목적지 출발지 주소 각각 6 바이트

bull 어댑터의 주소가 목적지 주소와 같으면 프레임 수신하여 데이터를 네트워크 계층 프로토콜에 전달

bull 목적지 주소가 같지 않으면 프레임을 버림

타입 타입bull 상위 계층 프로토콜을 표시

bull 대부분 IP이지만 Novell IPX AppleTalk 등도 가능bull 대부분 IP이지만 Novell IPX AppleTalk 등도 가능

CRCbull 수신 어댑터에서 프레임 오류 검출수신 어댑터에서 프레임 오류 검출

bull 오류 발생 시 프레임 버림



이더넷 비신뢰적인 비연결형 서비스(U li bl C ti l S i )(Unreliable Connectionless Service)

비연결형 서비스 (connectionless service) 비연결형 서비스 (connectionless service)bull 송신과 수신 어댑터 사이에 핸드셰이킹이 없음

비신뢰적인 서비스 (unreliable service)bull 수신 NIC는 ACK NACK를 송신 NIC에 보내지 않음

bull 네트워크 계층에 전달되는 데이터그램들 중 일부가 누락될 수 있음

bull 애플리케이션이 TCP를 사용한다면 누락된 데이터그램은 채워짐

TCP를 사용하지 않는 경우 애플리케이션은 데이터를 손실bull TCP를 사용하지 않는 경우 애플리케이션은 데이터를 손실

이더넷 다중 접속 프로토콜은 슬롯이 없고 이진 백오프를 갖 이더넷 다중 접속 프로토콜은 슬롯이 없고 이진 백오프를 갖는 CSMACD



이더넷 표준 (Ethernet Standards)이더넷 표준 (Ethernet Standards)

IEEE 802 3 표준 IEEE 8023 표준

많은 상이한 이더넷 표준bull 공통의 다중 접속(MAC) 프로토콜과 프레임 형식공통의 다중 접속(MAC) 프로토콜과 프레임 형식

bull 다른 속도 2 Mbps 10 Mbps 100 Mbps 1Gbps 10G bps

bull 다른 물리 계층 매체 광섬유 케이블












bull 이더넷

bull 스위치




허브 (Hub)허브 (Hub)

물리 계층 (ldquodumbrdquo) 리피터(repeater) 물리 계층 ( dumb ) 리피터(repeater)bull 한 링크에 들어오는 비트들이 같은 속도로 모든 다른 링크로 나감

bull 허브에 연결된 모든 노드들은 서로 충돌 가능

bull 프레임의 버퍼링 기능 없음

bull 허브에서 CSMACD 기능 없음

bull 호스트 어댑터가 충돌 감지



이더넷 스위치 (Ethernet Switch)이더넷 스위치 (Ethernet Switch)

링크 계층 장치로 허브보다 더 똑똑하고 많은 기능 링크 계층 장치로 허브보다 더 똑똑하고 많은 기능bull 이더넷 프레임을 저장하고 전달(forward)

bull 입력되는 프레임의 MAC 주소를 조사하여 하나 이상의 링크에 선택적으로 전달

bull CSMACD 다중 접속 프로토콜 사용

투명 (transparent)bull 호스트는 스위치의 존재를 인지하지 못함bull 호스트는 스위치의 존재를 인지하지 못함

자가 학습 (self-learning) 플러그 앤 플레이 자가 학습 (self learning) 플러그 앤 플레이bull 스위치를 설정할 필요 없음



스위치 - 동시 다중 전송 지원스위치 동시 다중 전송 지원

호스트는 스위치에 직접 연결 호스트는 스위치에 직접 연결

스위치는 패킷을 버퍼링

각 입력 링크에서 이더넷 프로 각 입력 링 에서 이더넷토콜 사용하지만 충돌은 없음bull 전 이중 방식 (full duplex)

스위칭bull A-to-Arsquo와 B-to-Brsquo 를 충돌 없이A to A 와 B to B 를 충돌 없이

동시에 스위칭



스위치 테이블 (Switch Table)스위치 테이블 (Switch Table)

Q 스위치가 인터페이스 4를 통해 Q 스위치가 인터페이스 4를 통해Arsquo에 도달하고 인터페이스 5를 통해Brsquo에 도달한다는 사실을 어떻게 알수 있는가

A 스위치는 스위치 테이블을 갖는다bull 스위치 테이블 엔트리

(호스트의 MAC 주소 인터페이스 시간)(호스트의 MAC 주소 인터페이스 시간)

bull 시간은 TTL로 일정시간이 지난 후 해당주소의 프레임을 수신하지 못하면 삭제됨됨

Q 스위치 테이블 엔트리는 어떻게생성되고 관리 되는가


생성되고 관리 되는가



스위치 - 자가학습 (Self-Learning)스위치 자가학습 (Self Learning)

스위치는 어느 인터페이스를위치 어 터페이통해 호스트에 도달할 수 있는가를 학습bull 프레임이 스위치에 도착했을 때

송신자의 위치를 학습

bull 송신자는 입력 랜 세그먼트송신자는 입력 랜 세그먼트(incoming LAN segment)임

ndash 인터페이스에 연결된 랜에 있는모든 노드

bull 스위치 테이블에 송신자위치 쌍을 기록



스위치 - 프레임 필터링포워드(F Filt i F di )(Frame FilteringForwarding)

프레임이 스위치에 도착 프레임이 스위치에 도착

1 입력 링크의 송신 호스트와 MAC 주소를 기록

2 MAC 목적지 주소를 사용하여 스위치 테이블 검색

3 if 목적지의 엔트리가 있으면th then

if 세그먼트의 목적지가 도착한 프레임이면then 프레임을 버림else 엔트리에 의해 지정된 인터페이스로 프레임을 포워드

else 브로드캐스트(broadcast flood)

프레임이 도착한 인터페이스를 제외한모든 인터페이스로 포워드


모든 인터페이스로 포워드


자가학습 포워딩 예

Source A

Dest Arsquo

프레임의 목적지 A를 모르면 브로드캐스트

A

BCrsquo

A Arsquo

르면 브로드캐스트

목적지 A의 위치를 알면

BC

1 2 36A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo 목적지 A 의 위치를 알면선택적으로 전달

345

6A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

ArsquoBrsquo

CArsquo A

AB

MAC addr interface TTLSwitch table

A 1 60


(initially empty)A 1 60Arsquo 4 60


스위치 상호 연결 (Interconnecting Switches)스위치 상호 연결 (Interconnecting Switches)

스위치들을 서로 연결 스위치들을 서로 연결

Q A에서 G로 보내는 경우 S1이 S4와 S3를 경유하여 목적지G까지 프레임을 포워드하는 것을 어떻게 알 수 있을까G까지 프레임을 포워드하는 것을 어떻게 알 수 있을까

A 자가학습 (단일 스위치의 경우와 동일)



기관 네트워크 (Institutional Network)기관 네트워크 (Institutional Network)



스위치 대 라우터 (Switch vs Router)스위치 대 라우터 (Switch vs Router)

둘 다 저장 후 전달(store- 둘 다 저장 후 전달(storeand-forward) 패킷 스위치bull 라우터 네트워크 계층 장치

(네트워크 계층 헤더 조사)

bull 스위치 링크 계층 장치(링크 계층 헤더 조사)(링크 계층 헤더 조사)

둘 다 테이블 관리bull 라우터는 라우팅 알고리즘 IP 주라우터는 라우팅 알고리즘 IP 주

소를 사용하여 테이블을 계산

bull 스위치는 브로드캐스트 MAC 주소를 사용하여 테이블이 학습소를 사용하여 테이블이 학습



가상 근거리 네트워크(VALNVirtual LAN) ndash등장 배경등장 배경

CS 사용자의 사무실이 EE로 이사 CS 사용자의 사무실이 EE로 이사했지만 CS 스위치에 연결되기를희망하는 경우

단일 브로드캐스트 도메인 구성bull 모든 계층-2 브로드캐스트 트래픽

(ARP나 DHCP 메시지를 포함하고 있는 프레임이나 자가학습 스위치에 의해 아직 목적지를 파악하지 못한 프레임들)은 전체 LAN 상에서 전달

bull 보안개인보안(securityprivacy) 문제점문제점

bull Wireshark 사용하여 패킷 스니핑

bull 비효율적 사용


bull 그룹마다 스위치 필요



VLANsVLANs

포트 기반(port-based) VLAN

VLAN을 지원하는 스

Virtual Local Area Network

포트 기반(port based) VLAN

bull 스위치 관리 소프트웨어에 의해 그룹화된포트(인터페이스)

VLAN을 지원하는 스위치는 하나의 물리적 LAN 기반구조 상에서 여러 개의 가상에서 여러 개의 가상LAN을 구성할 수 있음

bull 한 개의 물리적 스위치가 다 수의가상 스위치들과 같이 동작



포트 기반 VLAN (Port-based VLAN)포트 기반 VLAN (Port based VLAN)

트래픽 격리(traffic isolation)bull 포트 1-8의 프레임들은 포트 1-8에

만 도달할 수 있음

bull 스위치 포트대신 MAC 주소 기반bull 스위치 포트대신 MAC 주소 기반VLAN도 구성할 수 있음

동적 멤버쉽동적 멤버쉽(dynamic membership)bull 포트들은 VLAN들 간에 동적으로

지정될 수 있음지정될 수 있음

VLAN들 간의 전달(forwarding)개별 물리적 스위치와 같이 라우터를bull 개별 물리적 스위치와 같이 라우터를통해 전달

bull 최근에는 단일 장치에 스위치와


라우터를 결합한 제품 판매


다 수 스위치를 연결하는 VLAN다 수 스위치를 연결하는 VLAN

트렁크 포트 (trunk port) 트렁크 포트 (trunk port)bull 다 수의 물리적 스위치들 상에서 정의된 VLAN들 간에 프레임을 전달

bull IEEE에서 VLAN 트렁크를 통과하는 프레임을 위한 확장된 형태의 프IEEE에서 VLAN 트렁크를 통과하는 프레임을 위한 확장된 형태의 프레임 형식인 8021Q를 정의



8021Q VLAN 프레임 형식8021Q VLAN 프레임 형식










57 총정리 웹 페이지 요청에bull 주소체계 ARP

bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치




다중 프로토콜 레이블 스위칭(MPLS M lti t l L b l S it hi )(MPLS Multiprotocol Label Switching)

초기 목표 초기 목표bull (IP 주소 대신) 고정 길이 레이블을 사용한 고속 IP 데이터그램 전달

bull IP 주소의 최장 프리픽스 대응 규칙 대신 고정된 길이의 식별자 사용하여 빠른 참조

bull 가상회선(VC)의 아이디어 사용했으나 데이터그램에 여전히 IP 주소포함포함



MPLS 가능 라우터 (MPLS Capable Router)MPLS 가능 라우터 (MPLS Capable Router)

레이블 스위치 라우터 (label-switched router)라고도 함 레이블 스위치 라우터 (label switched router)라고도 함

IP 주소를 참조하지 않고 레이블 값만을 참조하여 출력 인터페이스로 패킷을 전달페이스로 패킷을 전달bull MPLS 포워딩 테이블 (IP 포워딩 테이블과는 다름)

유연성(flexibility)유 성( y)bull MPLS의 패킷 전달 결정은 IP와 다름

bull 같은 주소의 목적지에 대해 다르게 라우팅하여 표준 IP 라우팅 프로토콜에서는 불가능한 경로를 이용해 패킷 전달하는 능력 (트래픽 엔토콜에서는 불가능한 경로를 이용해 패킷 전달하는 능력 (트래픽 엔지니어링)

bull 링크 결함 시 다시 빠르게 라우팅을 복구할 수 있음링 시 다시 빠 게 라우팅 복구 수 있

bull 미리 계산된 백업 경로 사용

bull VoIP 등에 유용



MPLS와 IP 경로 비교 (1)MPLS와 IP 경로 비교 (1)

IP 라우팅 IP 라우팅bull 목적지 주소만을 가지고 경로 결정





MPLS 라우팅 MPLS 라우팅bull 출발지와 목적지 주소를 모두 고려하여 경로 결정

bull 링크 고장 시 미리 계산된 백업 경로를 사용하여 다시 라우팅



MPLS 시그널링 (MPLS Signaling)MPLS 시그널링 (MPLS Signaling)

기존의 링크 상태 라우팅 알고리즘(e g OSPF) 확장 기존의 링크 상태 라우팅 알고리즘(eg OSPF) 확장bull 링크 상태 정보를 MPLS 가능 라우터들 간에 플러딩(flooding)

엔트리 MPLS 라우터는 RSVP-TE (Resource Reservation 엔트리 MPLS 라우터는 RSVP TE (Resource Reservation Protocol ndash Traffic Engineering) 시그널링 프로토콜을 사용하여 다른 라우터의 MPLS 포워딩을 설정



MPLS 포워딩 테이블MPLS 포워딩 테이블









54 근거리 네트워크(LAN) 56 총정리 웹 페이지 요청예bull 주소체계 ARP

bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치




데이터 센터 네트워크데이터 센터 네트워크

인접된 공간에 수십에서 수십만 대의 호스트들 인접된 공간에 수십에서 수십만 대의 호스트들bull e-비즈니스 (eg Amazon)

bull 컨텐츠 서버 (eg YouTube Akamai Apple Microsoft)( g pp )

bull 검색 엔진 데이터 마이닝 (eg Google)

주요 도전과제 주요 도전과제bull 수 많은 클라이언트들에 대해 봉사하는

많은 애플리케이션들

bull 처리 네트워크 데이터 병목 현상을피하는 부하 균등화(load balancing)



데이터 센터 네트워크 ndash 부하 균등화데이터 센터 네트워크 부하 균등화

부하 균등화기 (load balancer)bull 애플리케이션-계층 라우팅

bull 외부 클라이언트의 요청을 현재 부하 상태를 고려하여 호스트로 분배



데이터 센터 네트워크 ndash 상호연결(I t ti )(Interconnection)

스위치와 랙들 간에 완전 연결 토폴로지(fully connected 스위치와 랙들 간에 완전 연결 토폴로지(fully connected topology)bull 랙들 간의 처리 효율 향상 (다 수의 라우팅 경로 존재)( )

bull 리던던시(redundancy)로 인한 신뢰성(reliability) 향상












bull 이더넷

bull 스위치




총정리 ndash 웹 요청에 대한 처리총정리 웹 요청에 대한 처리

지금까지 학습한 프로토콜 스택 지금까지 학습한 프로토콜 스택bull 애플리케이션 트랜스포트 네트워크 링크

전체 프로토콜을 통합한 예bull 목표목

웹 요청에 대한 간단한 시나리오를 통해 모든 계층의 프로토콜의상호 동작을 이해

bull 시나리오bull 시나리오학생이 학교에서 랩탑을 사용하여 인터넷에 연결하고 웹 페이지(wwwgooglecom)를 요청하는 예



총정리 - 시나리오총정리 시나리오



총정리 ndash 인터넷 연결 (1)총정리 인터넷 연결 (1)

랩탑의 인터넷 연결을 위해 IP 주소 첫번째 홉 라우터 주소 DNS 서버 주소 필요함 =gt DHCP서버 주소 필요함 =gt DHCP

DHCP 요청이 UDPIP8023 이더넷 패킷으로 캡슐화됨

LAN 상에 이더넷 프레임이 브로드캐스트(destFFFFFFFFFFFF)되고캐스트(destFFFFFFFFFFFF)되고 DHCP 서버가 실행되고 있는 라우터가 이를 수신

이더넷 프레임 IP 데이터그램 UDP 세그먼트 DHCP 메시지 순으로 역다중화




DHCP 서버가 클라이언트의 IP 주소 첫번째 홉 라우터의 IP 주소 DNS 서버의 이름과 IP 주소가 포DNS 서버의 이름과 IP 주소가 포함된 DHCP ACK 메시지를 구성

DHCP 서버에서 패킷을 캡슐화하고 LAN 상에서 프레임이 전달되고(스위치 자가학습) 클라이언트에서 역다중화

DHCP 클라이언트가 DHCP ACK 응답을 수신

클라이언트는 이제 IP 주소를 갖고 DNS 서버의 이름과 주소 첫번째 홉 라우터의 IP 주소를 알게됨


첫번째 홉 라우터의 IP 주소를 알게됨


총정리 ndash ARP (DNS HTTP 이전)총정리 ARP (DNS HTTP 이전)

HTTP 요청을 보내기 전에 HTTP 요청을 보내기 전에wwwgooglecom의 IP 주소가 필요함 =gt DNS

DNS 질의가 UDPIPEthernet 패킷으로 캡슐화 프레임을 라우터로 송신하기 위해 라우터 인터페로 송신하기 위해 라우터 인터페이스의 MAC주소 필요함 =gt ARP

ARP 질의 메시지가 브로드캐스트되고 라우터가 이를 수신하고 라되고 라우터가 이를 수신하고 라우터 인터페이스의 MAC 주소가내장된 ARP 응답 메시지로 응답

클라이언트는 이제 첫번째 홉 라우터의 MAC 주소를 알게 되고 DNS 질의 메시지가 포함된 프레


DNS 질의 메시지가 포함된 프레임을 보낼 수 있게 됨



총정리 ndash DNS 사용

IP 데이터그램이 학교에서comcast 네트워크로 전달되고

DNS 질의가 포함된 IP 데이터그램이위치 경 하여 라이언

(RIP OSPF IS_IS BGP 라우팅 프로토콜 등에 의해 만들어진 테이블을 사용하여) DNS 서버로 라우팅

LAN 스위치를 경유하여 클라이언트에서 첫번째 홉 라우터로 송신

을 사용하여) DNS 서버 라우팅

DNS 서버에서 역다중화됨

DNS 서버는 wwwgooglecom의IP 주소를 클라이언트에 응답


IP 주소를 클라이언트에 응답


총정리 ndash HTTP를 수송하는 TCP 연결총정리 HTTP를 수송하는 TCP 연결

HTTP 요청을 보내기 위해 클라이언트는 웹 서버로 보내는 TCP 소켓을 생성소켓을 생성

TCP SYN 세그먼트(3-방향 핸드셰이크의 1단계)가 웹 서버로 라우팅(도메인 간 라우팅)

웹 서버는 TCP SYNACK로 응답(3-방향 핸드셰이크의 2단계)


(3 방향 핸드셰이크의 2단계)

TCP 연결 설정됨


총정리 ndash HTTP 요청응답총정리 HTTP 요청응답

HTTP 요청이 TCP 소켓으로 전송

HTTP 요청이 포함된 IP 데이터그 HTTP 요청이 포함된 IP 데이터그램이 wwwgooglecom으로 라우팅

웹 서버는 (웹 페이지가 포함된) HTTP 응답을 송신

HTTP 응답이 포함된 IP 데이터그


HTTP 응답이 포함된 IP 데이터그램이 클라이언트로 라우팅


요약 (Summary)요약 (Summary)

데이터 링크 계층 동작의 기반이 되는 원칙들 학습 데이터 링크 계층 동작의 기반이 되는 원칙들 학습bull 오류 검출 및 정정

bull 브로드캐스트 채널 공유 다중 접속 프로토콜

bull 링크 계층 주소 체계

다양한 링크 계층 서비스 구현bull 이더넷

스위치 LAN VLANbull 스위치 LAN VLAN

bull 링크 가상화 MPLS

프로토콜 스택 총정리 - 웹 페이지 요청에 대한 예



실습 과제 5-1 이더넷Wi h k 실습 예제Wireshark 실습 예제

특정 웹 사이트 방문 패킷을 캡처한 후 이더넷 프레임 및 동 특정 웹 사이트 방문 패킷을 캡처한 후 이더넷 프레임 및 동작 분석

실습 순서bull 브라우저의 캐시를 지움라우저의 캐시를 지움

bull Explore의 경우 도구-gt인터넷 옵션-gt삭제

bull Wireshark 캡처 시작

bull 특정 웹 사이트 방문

bull Wireshark 중지 패킷 분석

질문에 응답하여 캡처된 이더넷 프레임 및 동작 분석 실습



실습 과제 5-1 이더넷 Wireshark 실습 (1)실습 과제 5 1 이더넷 Wireshark 실습 (1)

bull 본인의 컴퓨터에서 보낸 첫번째 HTTP GET 메시지와 서버에서의 첫번째 HTTP 응답 메시지의 패킷번호 확인째 HTTP 응답 메시지의 패킷번호 확인




bull IP 프로토콜 아래패킷들만 보이도록패킷들만 보이도록Analyze-gtEnabledProtocols 선택한후 IPv4 IPv6 박스체크 해제



실습 과제 5-1 IP Wireshark 실습 (3)실습 과제 5 1 IP Wireshark 실습 (3)

bull 다음 질문의 답을 위해 HTTP GET 메시지가 포함된 이더넷 프레임을 선택하고 패킷 헤더 윈도우에서 Ethernet II를 펼침

bull Q1 본인의 컴퓨터의 48 비트 이더넷 주소는

bull Q2 이더넷 프레임에서 48 비트 목적지 주소는

bull Q3 위 목적지 주소가 본인 방문한 웹 서버의 이더넷 주소인가 웹 서버가 아니라면 위 목적지 주소의 장치는 무엇인가

bull Q4 2바이트 프레임 타입 필드의 16진수 값은bull Q4 2바이트 프레임 타입 필드의 16진수 값은

bull Q5 이더넷 프레임 시작에서 ldquoGETrdquo의 G까지의 바이트 수는




bull 다음 질문의 답을 위해 HTTP 응답 메시지가 포함된 이더넷 프레임을 선택하고 패킷 헤더 윈도우에서 Ethernet II를 펼침

bull Q6 이더넷 프레임의 출발지 주소는

bull Q7 위 출발지 주소가 본인 컴퓨터 또는 방문한 웹 서버의 이더넷 주소인가 둘 다 아니라면 위 출발지 주소의 장치는 무엇인가

bull Q8 이더넷 프레임의 목적지 주소는 이 주소가 본인의 컴퓨터의 이더넷 주소인가이 주소가 본인의 컴퓨터의 이더넷 주소인가

bull Q9 2바이트 프레임 타입 필드의 16진수 값은

bull Q10 이더넷 프레임 시작에서 ldquoOKrdquo의 O까지의 바이트 수는



실습 과제 5-2 ARPWi h k 실습 예제Wireshark 실습 예제

특정 웹 사이트 방문 패킷을 캡처한 후 ARP 메시지 및 동작 특정 웹 사이트 방문 패킷을 캡처한 후 ARP 메시지 및 동작분석

실습 순서bull ARP 캐싱(caching) 실습ARP 캐싱(caching) 실습

bull 브라우저의 캐시를 지움




bull Wireshark 중지 패킷 분석bull Wireshark 중지 패킷 분석

질문에 응답하여 캡처된 ARP 메시지 및 동작 분석 실습



실습 과제 5-2 ARP 캐싱 실습실습 과제 5 2 ARP 캐싱 실습

본인의 컴퓨터에 ARP 캐시의 내용을 확인 본인의 컴퓨터에 ARP 캐시의 내용을 확인bull 콘솔 창에서 MS-DOS의 arp 명령 사용

bull Q1 arp ndasha 명령으로 현재 본인의 컴퓨터에 있는 ARP 캐시의 내용을조사


조사



실습 과제 5-2 ARP Wireshark 실습 (1)실습 과제 5 2 ARP Wireshark 실습 (1)

bull arp ndashd 명령으로 본인의 컴퓨터 ARP 캐시를 모두 지움arp d 명령으로 본인의 컴퓨터 ARP 캐시를 모두 지움

bull 브라우저의 캐시를 지우고 특정 웹 사이트 방문 패킷을 캡처

bull IP 프로토콜 아래 패킷들만 보이도록 Analyze-gtEnabled Protocols 선택한 후 IPv4 IPv6 박스체크 해제

bull ARP 요청 메시지와 이에 응답하는 ARP 응답 메시지를 포함하는 두개의 프레임을 확인개의 프레임을 확인

bull ARP 요청 메시지를 선택하고 패킷 헤더 윈도우에서 Ethernet II 와Address Resolution Protocol 를 펼침

bull Q2 ARP 요청 메시지를 포함하는 이더넷 프레임의 출발지 목적지주소의 16진수 값은주소의 16진수 값은


bull Q4 이더넷 프레임 시작에서 ARP opcode 필드까지의 바이트 수는


bull Q5 ARP 요청 opcode의 값은




bull Q6 ARP 요청 메시지가 sender의 IP 주소를 포함했는가 했다면 IPQ6 ARP 요청 메시지가 sender의 IP 주소를 포함했는가 했다면 IP 주소 값은

bull Q7 ARP 요청 메시지의 어느 부문에 특정 IP 주소에 해당하는이더넷 주소를 질문하고 있는가 특정 IP 주소는이더넷 주소를 질문하고 있는가 특정 IP 주소는

bull 위 ARP 요청 메시지에 대한 ARP 응답 메시지를 선택하고 패킷 헤위 ARP 요청 메시지에 대한 ARP 응답 메시지를 선택하고 패킷 헤더 윈도우에서 Ethernet II 와 Address Resolution Protocol 를 펼침

bull Q8 ARP 응답 메시지를 포함하는 이더넷 프레임의 출발지 목적지주소의 16진수 값은

bull Q9 이더넷 프레임 시작에서 ARP opcode 필드까지의 바이트 수는Q9 이더넷 프레임 시작에서 ARP opcode 필드까지의 바이트 수는

bull Q10 ARP 응답 opcode의 값은

bull Q11 ARP 요청에 대한 응답 부분은 어디에 있는가


질의된 IP 주소에 대한 이더넷 주소 값은




51 링크 계층 소개 및 서비스 55 링크 가상화 MPLS






bull 이더넷

bull 스위치




링크 계층 (Link Layer) 소개 (1)링크 계층 (Link Layer) 소개 (1)

용어 설명용어 명bull 노드(node)

bull 호스트와 라우터

( )bull 링크(link)

bull 통신 경로 상의 인접한 노드들을 연결하는 통신 채널

ndash 유선 링크

ndash 무선 링크

ndash LAN

bull 프레임(frame)

bull 링크 계층 패킷

네트워크 계층 데이터 그램을 캡슐화bull 네트워크 계층 데이터 그램을 캡슐화


데이터 링크 계층은 링크 상의 한 노드에서 물리적으로 인접한노드로 데이터그램을 전송하는 책임을 가짐



















할 수도 있음
























칩셋








캡슐화



흐름 제어












bull 이더넷

bull 스위치



























bull 다름)


다름오류 검출






데이터 D 송신











CRC 예CRC 예


bull D2r XOR R



bull D2r = nG XOR R












bull 이더넷

bull 스위치

















분배 알고리즘


























채널 접속










































bull 간단함



























= p (1-p)N-1 (1-p)N-1

= p (1-p)2(N-1)


= 1(2e) = 18


































bull m = min(m 10)


( )












bull helliphellip









ff1


51

1

































지연bull 지연



동자 못함

























bull 이더넷

bull 스위치

































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


ArsquoBrsquo

CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사













































할 수도 있음
























칩셋








캡슐화



흐름 제어












bull 이더넷

bull 스위치



























bull 다름)


다름오류 검출






데이터 D 송신











CRC 예CRC 예


bull D2r XOR R



bull D2r = nG XOR R












bull 이더넷

bull 스위치

















분배 알고리즘


























채널 접속










































bull 간단함



























= p (1-p)N-1 (1-p)N-1

= p (1-p)2(N-1)


= 1(2e) = 18


































bull m = min(m 10)


( )












bull helliphellip









ff1


51

1

































지연bull 지연



동자 못함

























bull 이더넷

bull 스위치

































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


ArsquoBrsquo

CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사








































칩셋








캡슐화



흐름 제어












bull 이더넷

bull 스위치



























bull 다름)


다름오류 검출






데이터 D 송신











CRC 예CRC 예


bull D2r XOR R



bull D2r = nG XOR R












bull 이더넷

bull 스위치

















분배 알고리즘


























채널 접속










































bull 간단함



























= p (1-p)N-1 (1-p)N-1

= p (1-p)2(N-1)


= 1(2e) = 18


































bull m = min(m 10)


( )












bull helliphellip









ff1


51

1

































지연bull 지연



동자 못함

























bull 이더넷

bull 스위치

































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


ArsquoBrsquo

CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사






























캡슐화



흐름 제어












bull 이더넷

bull 스위치



























bull 다름)


다름오류 검출






데이터 D 송신











CRC 예CRC 예


bull D2r XOR R



bull D2r = nG XOR R












bull 이더넷

bull 스위치

















분배 알고리즘


























채널 접속










































bull 간단함



























= p (1-p)N-1 (1-p)N-1

= p (1-p)2(N-1)


= 1(2e) = 18


































bull m = min(m 10)


( )












bull helliphellip









ff1


51

1

































지연bull 지연



동자 못함

























bull 이더넷

bull 스위치

































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


ArsquoBrsquo

CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사



















































bull 다름)


다름오류 검출






데이터 D 송신











CRC 예CRC 예


bull D2r XOR R



bull D2r = nG XOR R












bull 이더넷

bull 스위치

















분배 알고리즘


























채널 접속










































bull 간단함



























= p (1-p)N-1 (1-p)N-1

= p (1-p)2(N-1)


= 1(2e) = 18


































bull m = min(m 10)


( )












bull helliphellip









ff1


51

1

































지연bull 지연



동자 못함

























bull 이더넷

bull 스위치

































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


ArsquoBrsquo

CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사




























CRC 예CRC 예


bull D2r XOR R



bull D2r = nG XOR R












bull 이더넷

bull 스위치

















분배 알고리즘


























채널 접속










































bull 간단함



























= p (1-p)N-1 (1-p)N-1

= p (1-p)2(N-1)


= 1(2e) = 18


































bull m = min(m 10)


( )












bull helliphellip









ff1


51

1

































지연bull 지연



동자 못함

























bull 이더넷

bull 스위치

































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


ArsquoBrsquo

CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사









































분배 알고리즘


























채널 접속










































bull 간단함



























= p (1-p)N-1 (1-p)N-1

= p (1-p)2(N-1)


= 1(2e) = 18


































bull m = min(m 10)


( )












bull helliphellip









ff1


51

1

































지연bull 지연



동자 못함

























bull 이더넷

bull 스위치

































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


ArsquoBrsquo

CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사

















































채널 접속










































bull 간단함



























= p (1-p)N-1 (1-p)N-1

= p (1-p)2(N-1)


= 1(2e) = 18


































bull m = min(m 10)


( )












bull helliphellip









ff1


51

1

































지연bull 지연



동자 못함

























bull 이더넷

bull 스위치

































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


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CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사























































bull 간단함



























= p (1-p)N-1 (1-p)N-1

= p (1-p)2(N-1)


= 1(2e) = 18


































bull m = min(m 10)


( )












bull helliphellip









ff1


51

1

































지연bull 지연



동자 못함

























bull 이더넷

bull 스위치

































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


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CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사






































= p (1-p)N-1 (1-p)N-1

= p (1-p)2(N-1)


= 1(2e) = 18


































bull m = min(m 10)


( )












bull helliphellip









ff1


51

1

































지연bull 지연



동자 못함

























bull 이더넷

bull 스위치

































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

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A Arsquo



BC


345


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CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사


























































bull m = min(m 10)


( )












bull helliphellip









ff1


51

1

































지연bull 지연



동자 못함

























bull 이더넷

bull 스위치

































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

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A Arsquo



BC


345


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CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사





































bull helliphellip









ff1


51

1

































지연bull 지연



동자 못함

























bull 이더넷

bull 스위치

































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


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CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사





















































지연bull 지연



동자 못함

























bull 이더넷

bull 스위치

































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

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A Arsquo



BC


345


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CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사





































bull 이더넷

bull 스위치

































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

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A Arsquo



BC


345


ArsquoBrsquo

CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사














































필요


























































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


ArsquoBrsquo

CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사
































































bull 이더넷

bull 스위치



























































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


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CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사



















































































bull 이더넷

bull 스위치

























동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


ArsquoBrsquo

CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사









































동시에 스위칭

































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


ArsquoBrsquo

CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사


























































Source A

Dest Arsquo


A

BCrsquo

A Arsquo



BC


345


ArsquoBrsquo

CArsquo A

AB


A 1 60

































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사

























































VLANsVLANs





































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사












































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치













































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사































































bull 이더넷

대한 처리

bull 스위치
































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사
























































bull 이더넷

bull 스위치






























































































































조사






















































































































































조사



























5장. 링크계층 (linklayer)(link...

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