[Network] 네트워크와 OSI 7 계층 3: NIC, L2, 브로드캐스트

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NIC

⭐'랜카드(LAN card)'라는 표현보다는 'NIC' 또는 '네트워크 인터페이스'라고 부르기 

• NIC은 H/W이며 MAC 주소를 갖는다. 
• 규모: LAN < MAN < WAN
  
  • 집 공유기에는 다양한 기기들이 연결된다. 이러한 규모를 LAN으로 볼 수 있다. 

유선 NIC 연결 표현. 1 NIC.

• 위 그림에서 검은색 점은 네트워크 인터페이스(또는 인터페이스)를 나타낸다.
  • 인터페이스 하나당 케이블 하나.
• 연결된 선은 유선 NIC이 어딘가에 연결된 것을 나타낸다. 
• 호스트 하나가 여러 개의 인터페이스를 가질 수 있다. 

L2

L2 Packet: Frame

• 패킷(Packet)은 네트워크 상의 데이터 유통 단위이다. 
• L2 패킷은 프레임(Frame)이라고 한다. 
  • 보통 1,514 bytes 크기를 갖는다. 

L2 Access Switch

• 엔드 포인트와 직접 연결되는 스위치
• MAC 주소를 근거로 스위칭 

24 포트 스위치허브 (출처: https://nextu.kr)

• 위 스위치허브에서 케이블을 꽂을 수 있는 단자를 인터페이스(interface) 또는 포트(port)라고 한다. 

L2 Access Switch

• 그림으로는 위와 같이 표현할 수 있다. 

L2 Access Switch - LED

• 인터페이스에는 깜빡거리고 있는 LED가 달려있다. 
  • LED = 녹색 : 네트워크를 잘하고 있음
    • (물리적으로) 케이블이 연결되면 녹색 불이 들어오는데(L2 Access까지 연결이 잘 된 상태), 이를 '연결됐다'라고 표현하지 않고 `Link-up`이라고 한다. 
  • LED = 주황색 : 연결은 되어 있지만, 충돌 나서 작동 X
    • (물리적으로) 케이블이 빠졌거나 문제가 발생한 경우, `Link-down`이라고 한다. 

L2 Access Swith - Link-up

• 위 그림에서 노란색으로 강조된 선은 `Up-link`라고 한다. (실제로는 색이 없고 단순 강조용 색칠)
  • Up-link : 연결한 LAN 케이블이 상위 계층으로 나아가는 것 (그림 상에서는 L3로 나아가는 것)

L2 Distribution Switch

L2 Access 스위치는 엔드 포인트와 직접적으로 연결된다. 이와 달리 스위치와 연결되는 스위치가 있다. 다시 말해, L2 Access 스위치를 위한 스위치이다. 이를 L2 Distribution Switch라고 하고, 일반 스위치보다 고성능이다. 일반적으로 VLAN(Virtual LAN) 기능을 제공한다.

아래 그림에서 서로 반대 방향을 가리키는 화살표가 있는 도형이다. 

L2 Distribution Switch

Broadcast

브로드캐스트(Broadcast)는 쉽게 말해 모든 곳에 방송하는 것이다. 이와 반대되는 것이 유니캐스트(Unicast)이다. 

브로드캐스트는 모든 곳에 전달하기 때문에 효율이 매우 떨어진다. 따라서 꼭 필요할 때만 사용하고, 이 범위를 가능한 최소화하는 것이 중요하다. 

• 브로드캐스트 주소
  • 브로드캐스팅: 모든 곳에 전달 → 효율 LOW. 꼭 필요할 때만 사용, 범위 최소화. 
    • 어떤 네트워크에 대해 어느 한 호스트에서 브로드캐스팅을 하면, 나머지는 이 브로드캐스팅 통신이 끝날 때까지 다른 통신이 불가능하다.
  • 매우 특별한 주소 (MAC, IP 모두 존재)
    • 이진수로 봤을 때 모두 1이면 브로드캐스팅
    • 48 bits 주소체계인 MAC 주소의 경우, `FF-FF-FF-FF-FF-FF` (16진수로 표현)
    • 출발지와 목적지 주소가 있을 때 목적지 주소가 위처럼 모두 `1`이거나 `FF`라면, 모든 곳에 보낸다는 의미이다. 

LAN에서 보내는 데이터의 단위는 프레임(Frame)이다. 프레임은 보낼 데이터 외에도 '헤더(Header)'라는 부분이 있는데, 여기에는 출발지, 목적지 주소가 쓰여있다. 위 브로드캐스팅 내용과 합치면, 이 목적지 주소를 (MAC 주소의 경우) `FF-FF-FF-FF-FF-FF`로 작성하면 하나의 호스트가 전체 네트워크로 데이터를 송신한다. 이로 인해 전체 네트워크가 느려지게 된다. 

 

만일 Distribution 스위치에서 다른 L2 Access 스위치나 라우터로 브로드캐스팅을 송신하지 않는다면, 네트워크 운영 효율을 올릴 수 있다.(브로드캐스팅 범위 축소 → 네트워크 운영 효율 UP) 대신 브로드캐스팅이 필요한 경우에 반응하지 않을 수도 있다.

LAN - Broadcasting & Distribution Switch

요즘은 인터넷 기반의 IP를 많이 사용하기 때문에, 브로드캐스팅 범위는 보통 IP 주소를 범위로 잡아 제한한다.

+) 네트워크 규모

TIP. 정의가 아닌 이렇게 외워두면 이어서 학습하기 좋다~

• OSI 7 계층에서 물리 네트워크인 L1~L2를 LAN으로 보기
• L3인 인터넷은 WAN으로 볼 수 있다.