Switched Local Area Networks

상위 문서: Data Link Layer

개요

파일:An institutional network connected together by four switches.png

Figure 1. An institutional network connected together by four switches

파일:Each interface connected to a LAN has a unique MAC address.png

Figure 2. Each interface connected to a LAN has a unique MAC address

Figure 1은 네 개의 스위치를 사용하여 세 개의 학과 부서와, 두 개의 서버와, 하나의 라우터를 연결한 스위치 기반 LAN(switched local area network)를 보여준다. 이 스위치들은 link layer에서 동작하며, network layer의 데이터 그램이 아닌, link layer의 프레임을 스위칭한다. 따라서 이들은 IP 주소, 즉 network layer에서의 주소를 인식하지 않으며, Intra-AS Routing의 RIP, OSPF와 같은 라우팅 알고리즘을 통해 경로를 결정하지 않는다. 따라서 IP 주소를 사용하는 대신, link-layer 주소를 사용하여 스위치 네트워크를 통해서 프레임을 전송한다./

MAC Addresses

호스트나 라우터의 NIC(네트워크 인터페이스)는 link-layer 주소인 MAC 주소를 가지고 있다. 따라서 하나의 호스트나 라우터가 여러 개의 네트워크 인터페이스를 가지고 있다면, MAC 주소도 여러 개가 존재하며, 마찬가지로 IP 주소도 여러 개가 존재해야 한다. 그러나 주의할 점은, link layer의 스위치의 인터페이스는 MAC 주소를 가지지 않는다는 것이다. 이는 스위치의 역할이 호스트와 라우터 사이에서 데이터그램을 중계하는 것이기 때문이다. 이는 figure 2에 잘 나타나 있다. MAC 주소는 LAN 주소, physical 주소, link-layer 주소라고도 불린다.

대부분의 LAN(예: Ethernet, WiFi)은 MAC 주소가 48비트이므로, MAC 주소는 총 2⁴⁸개가 존재한다. 이때 figure 2와 같이 MAC 주소는 16진수 표기법으로 표현되며, 각 바이트를 두 자리의 16진수로 나타낸다. MAC 주소는 로컬에서(locally) 한 인터페이스에서 다른 인터페이스로 프레임을 전달하는 데 사용된다. 또한 MAC 주소는 NIC의 ROM에 고정되어(burned) 있으며, 소프트웨어적으로 변경 가능하다. 이때 MAC 주소는 전세계적으로 고유하며, 이를 위해 IEEE에 의해서 관리된다. NIC의 제조사는 MAC 주소 공간의 일부를 구매하고, 이를 통해 각 NIC에 대한 MAC 주소 할당을 보장한다.

MAC 주소는 평면적인(flat) 구조를 가진다. 즉, NIC가 어떤 네트워크에 속하든지 그 주소는 변하지 않는다. 예를 들어, 노트북의 Ethernet NIC는 항상 같은 MAC 주소를 가지며, 스마트폰의 WiFi 인터페이스도 마찬가지이다. 이는 계층적인 구조를 가지고 있어, 호스트가 속한 네트워크에 따라 변경되는 IP 주소와는 상당히 대비된다. 비유하자면 MAC 주소는 주민등록번호이고, IP 주소는 우편 번호이다. 즉, MAC 주소는 이사를 가더라도 바뀌지 않지만, IP 주소는 이사를 갈 경우 변경해야 한다.

NIC가 어떤 목적지 NIC로 프레임을 전송하고자 할 때, 송신측의 어댑터는 프레임의 목적지 주소 필드에 상대방의 MAC 주소를 삽입한다. 그리고 LAN에 프레임을 전송한다. 이때 스위치는 프레임을 브로드캐스트하기도 하며, 어떤 어댑터는 자신에게 주소 지정되지 않은 프레임을 받을 수도 있다. 따라서 수신측의 프레임은 프레임 안의 목적지 MAC 주소와 자신의 MAC 주소를 비교하여, 일치하면 프레임 내의 데이터그램을 추출하여 상위 계층에 전달하고, 일치하지 않으면 해당 프레임을 폐기한다. 이를 통해서 수신 측만 프레임에 반응할 수 있다.

LAN 내의 모든 어댑터에 프레임을 전송하고자 할 때에는 프레임의 목적지 주소 필드에 FF-FF-FF-FF-FF-FF를 넣는다.