물리 계층과 데이터 링크 계층

OSI 모델은 하드웨어에 가장 가까운 부분부터 아래에서 시작합니다. 1계층은 물리 계층이고 2계층은 데이터 링크 계층입니다. 이 두 계층은 원시 비트를 매체에 전달하고 같은 로컬 네트워크에 있는 다음 장치까지 안정적으로 전송합니다. 이 두 계층은 다른 모든 계층이 기반으로 삼는 토대이며, 전기 또는 빛 신호를 사용할 수 있는 프레임으로 변환합니다.

물리 계층은 비트를 신호로 실제 전송하는 일을 담당합니다. 케이블, 커넥터, 전압 수준, 빛의 펄스, 전파를 다룹니다. 이 계층의 유일한 관심사는 매체를 통해 원시 1과 0을 이동하는 것이며, 주소나 의미는 이해하지 못합니다. 케이블이나 포트처럼 물리적으로 만질 수 있는 것은 모두 물리 계층에 해당합니다.

1계층에서 데이터는 물리적 신호로 인코딩된 비트의 스트림일 뿐입니다. 구리선에서는 비트가 전압 변화로 표현되고, 광섬유에서는 빛의 펄스로 표현되며, Wi-Fi에서는 전파로 표현됩니다. 물리 계층은 1과 0을 어떻게 나타낼지 정의하여 양쪽 끝이 같은 방식으로 이해하게 합니다. 이를 잘못 처리하면 비트가 올바르게 도착하지 않으므로 더 높은 계층은 아무 기능도 수행할 수 없습니다.

데이터 링크 계층은 원시 비트를 구조화된 단위인 프레임으로 구성하고, 로컬 주소 지정과 오류 검사를 추가합니다. 이 계층의 역할은 같은 로컬 네트워크 구간에 있는 두 장치 사이에 데이터를 안정적으로 전달하는 것입니다. 1계층이 신호를 보내기만 한다면 2계층은 그 신호에 구조와 목적지를 부여하여 로컬 통신을 안정적으로 만듭니다.

프레임은 데이터 링크 계층의 단위입니다. 프레임은 원본 및 대상 하드웨어 주소와 오류 검사 값을 포함하는 헤더와 트레일러로 데이터를 감쌉니다. 헤더는 다음 장치에 누가 프레임을 받아야 하는지 알려 주고, 트레일러를 통해 수신자는 프레임이 손상 없이 도착했는지 확인할 수 있습니다. 프레이밍은 2계층이 로컬 전송을 위해 비트를 패키징하는 방식입니다.

2계층은 MAC 주소(Media Access Control)를 사용하여 로컬 네트워크의 장치를 식별합니다. MAC 주소는 네트워크 어댑터에 내장된 고유한 하드웨어 주소이며, 16진수 숫자 여섯 쌍으로 표기합니다. IP 주소와 달리 MAC 주소는 로컬 범위에서 사용되며 물리적 장치에 연결되어 있습니다. 스위치는 MAC 주소를 사용하여 프레임을 LAN의 올바른 포트로 전달합니다.

데이터 링크 계층은 프레임 검사 시퀀스라는 트레일러의 값을 사용하여 각 프레임에 오류가 있는지 확인합니다. 수신자는 이 값을 다시 계산하여 비교하고, 두 값이 다르면 프레임이 손상된 것이므로 폐기합니다. 이를 통해 전기적 잡음이나 간섭으로 인한 손상을 감지할 수 있습니다. 2계층의 오류 감지는 손상된 데이터가 상위 계층에 조용히 문제를 일으키지 않도록 합니다.

데이터 링크 계층은 두 부분으로 나뉩니다. MAC 하위 계층은 매체에 대한 접근을 제어하고 하드웨어 주소 지정을 처리하며, LLC(Logical Link Control) 하위 계층은 상위 계층과의 통신을 관리합니다. 이러한 분할 덕분에 하나의 상위 인터페이스가 여러 물리 기술에서 작동할 수 있습니다. 하드웨어 주소 지정과 매체 접근은 MAC 하위 계층에서 이루어집니다.

특정 장치는 주로 이 계층에서 작동합니다. 허브와 기본 케이블은 신호를 단순히 이동시키는 1계층에서 작동합니다. 스위치는 2계층에서 작동하며 MAC 주소를 읽고 프레임을 올바른 포트로 전달합니다. 장치가 어느 계층에서 작동하는지 알면 해당 장치가 할 수 있는 일과 할 수 없는 일을 파악할 수 있으므로 네트워크를 설계하거나 문제를 해결할 때 매우 중요합니다.

1계층과 2계층은 하나의 로컬 네트워크 안에서만 통신을 처리합니다. MAC 주소는 전역 라우팅을 위해 설계되지 않았으므로 서로 다른 네트워크 사이로 데이터를 이동시킬 수 없습니다. 한 네트워크에서 다른 네트워크로 이동하려면 3계층과 IP 주소가 필요합니다. 이것이 바로 상위 계층이 존재하는 이유이며, 서로 다른 네트워크를 연결하는 장치가 스위치가 아니라 라우터인 이유입니다.

물리 계층은 매체를 통해 원시 비트를 신호로 보내고, 데이터 링크 계층은 이 비트를 MAC 주소와 오류 검사 정보가 포함된 프레임으로 패키징하여 로컬에서 안정적으로 전달합니다. 허브는 1계층에, 스위치는 2계층에 속합니다. 이 아래쪽 두 계층은 전기 또는 빛 신호를 같은 네트워크의 인접한 장치 사이에서 신뢰할 수 있는 통신으로 바꿉니다.

데이터 링크 계층은 물리 계층의 원시 비트에 무엇을 추가합니까?

물리 계층(1계층)은 케이블, 광섬유 또는 전파를 통해 원시 비트를 신호로 전송합니다. 데이터 링크 계층(2계층)은 비트를 프레임으로 패키징하고 MAC 주소와 프레임 검사 시퀀스를 추가하여 오류를 감지하고 로컬에서 안정적으로 전달합니다. 2계층에는 MAC과 LLC 하위 계층이 있습니다. 허브는 1계층에서, 스위치는 2계층에서 작동합니다. 이 계층들은 로컬 통신만 처리하며, 네트워크를 가로지르려면 3계층이 필요합니다.