K 개발자
MAC 계층과 IEEE 802 시리즈 본문
MAC 계층의 이해
LAN 환경에서는 네트워크 자원을 효율적으로 활용하려고 (a)와 같이 데이터 링크 계층의 기능을 LLC 계층과 MAC 계층으로 나누어 처리한다.
즉, OSI 7계층 모델에서 정의한 데이터 링크 계층의 기본 기능은 주로 LLC 계층에서 다루고, 물리적인 전송 선로의 특징과 매체 간의 연결 방식에 따른 제어 부분은 MAC 계층에서 처리한다.
(b)의 WAN 환경과 비교해서 보면, LAN의 LLC 계층이 WAN의 데이터 링크 계층과 역할이 비슷하기 때문에 LAN 환경에 MAC 계층이 추가된 것으로 볼 수 있다.
MAC 계층
MACMedium Access Control 계층은 전송 선로의 물리적인 특성을 반영하므로 LAN의 종류에 따라 특성이 구분된다.
LAN 환경을 위한 MAC 계층은 종류가 다양한데, 공유 버스 방식을 지원하는 이더넷과 링 구조를 지원하는 토큰 링 방식이 대표적인 예이다.
LLC 계층
LAN 환경에서 LLCLogical Link Control 계층은 WAN 환경의 데이터 링크 계층과 기능이 거의 유사하다.
IEEE 802 시리즈
IEEE 802.1은 관련 표준안 전체를 소개하고 인터페이스 프리미티브에 대한 정의를 다루며, IEEE 802.2는 데이터 링크 계층의 상위 부분인 LLC 프로토콜의 정의를 다룬다.
IEEE 802.3 표준안부터는 물리 계층과 MAC 계층에 대한 내용을 주로 다룬다.
CSMA/CD
다중 접근 채널Multiple Access Channel 방식을 이용하여 공유 매체에 프레임을 전송하는 방식에서는 데이터 충돌 가능성이 항상 존재한다.
CSMA/CDCarrier Sense Multiple Access/Collision Detection는 이더넷으로 더 많이 알려진 충돌을 허용하는 방식의 대표적인 예이다.
충돌 허용 방식에서는 충돌로 깨진 프레임을 복구하는 작업이 필요하기 때문에 프레임을 송신한 호스트에서 충돌을 감지하는 기능이 반드시 필요하다.
CSMA/CD 방식에서 충돌이 자주 발생하면 오류 복구 과정에 따라 재전송도 많이 이루어진다.
따라서 동일한 프레임을 여러 번 재전송하는 과정을 반복하므로 네트워크의 전체 성능이 떨어진다.
일반적으로 공유 매체의 길이가 길수록 프레임의 전송 지연이 증가하여 충돌이 발생할 가능성도 높아진다.
토큰 버스
토큰 버스Token Bus 방식은 물리적인 버스 구조(점선)로 연결되지만 논리적인 프레임 전달은 링 구조(실선)이다.
이 방식은 프레임을 전송하기 전에 버스 신호를 감지하는 CSMA/CD 방식과 다른 형식의 전송 메커니즘을 사용한다.
즉, 데이터 프레임 전송이 호스트 사이에 순차적으로 이루어지도록 토큰Token이라는 제어 프레임을 사용한다.
프레임 전송을 원하는 호스트는 토큰이 도착할 때까지 기다려서 도착한 토큰을 획득한 뒤 프레임을 전송한다.
프레임 전송을 완료하면 이웃 호스트에 토큰을 넘겨준다.
호스트가 이웃하는 순서는 물리적인 순서가 아닌 각 호스트의 고유 번호와 관련 있다.
높은 번호부터 네트워크에 연결되고, 토큰 전달도 먼저 이루어진다.
토큰 링
순환 구조의 전송 매체와 연결되는 링 인터페이스의 동작은 대기 모드와 전송 모드로 구분된다.
대기 모드에서는 입력단으로 들어온 비트를 출력단으로 즉시 내보낸다.
따라서 호스트가 다운되거나 기타 장애가 발생하면 대기 모드가 되어 네트워크의 동작에 영향을 주지 않는다.
전송 모드는 호스트가 토큰을 획득해 프레임을 전송할 수 있는 권한을 보유한 상태이다.
이때는 네트워크의 입력단과 출력단의 논리적인 연결이 끊어지는 대신 네트워크가 호스트의 중개를 거쳐서 연결된다.
호스트는 전송하고자 하는 프레임을 출력단을 통해 링으로 내보낼 수 있다.
토큰 링Token Ring 방식에서는 송신 호스트가 전송한 프레임이 링을 한 바퀴 돈 후 송신 호스트에 되돌아오도록 설계된다.
이 과정에서 프레임의 목적지 주소가 자신의 주소와 동일한 호스트는 해당 프레임을 수신하고, 프레임 내부의 특정 위치에 올바로 수신했다고 표시한다.
송신 호스트는 자신에게 되돌아온 프레임의 특정 위치 값을 확인하여 프레임이 올바로 전송되었음을 확인한 뒤, 데이터 프레임을 회수하고 토큰 프레임을 링에 반환한다.
