Chap 6 - The Link Layer and LANs

introduction

* nodes: hosts and routers

 links: 통신 경로

• 유선 link
• 무선 link
• LANs

* data-link layer는 한 노드로부터 물리적으로 인접한 다른 노드로

link를 통해 datagram을 전송하는 책임을 갖는다.

 

* MAC 주소는 출발, 도착지를 구별하기 위한 frame header로 사용된다.

 

ARP(address resolution protocol)

Link layer 계층에선 통신을 하기 위해 MAC 주소를 사용한다

통신을 하기 위해 본인의 MAC주소와 상대의 MAC주소를 알아야 하는데, 이때 쓰이는 프로토콜이다.

• frame에 IP 패킷이 아닌 ARP Query를 담아 전방위로 보내 상대의 MAC 주소를 받아온다
• 한번 얻어온 MAC 주소는 ARP TABLE에 담아두고, 추후엔 이걸 참조해서 보낸다

 

Multiple access protocols

• 노드에 의한 둘 이상의 동시 전송
  -> 노드가 동시에 둘 이상의 시그널을 받는다면 collision 발생
• multiple access protocol
  : 어떻게 노드가 채널을 공유할지 , 언제 노드가 전송할지를 결정하는 알고리즘

 

MAC(Medium Access Control) protocol

-> Random access protocol

• 동등한 자격으로 전송순위를 갖는다
  -> 경쟁 기반
• 어떻게 collision을 탐지할 것인가, 어떻게 collision로부터 회복할 것인가를 다룬다.
• 예) CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA

 

CSMA(Carrier Sense Multiple Access)

CSMA: listen before transmit

•  전송 전에 listen
  -> if 채널이 idle 하다면: 전송
      if 채널이 busy 하다면: 전송을 미룬다.
• 그러나 collision은 여전히 발생한다.

 

CSMA/CD (Collision Detection)

• collision이 발생 시 전송을 중단한다
  -> 채널 낭비를 줄이기 위해
• collition detection은 유선랜에서는 쉽지만 
  무선랜에서는 어렵거나 불가능하다.

CSMA/CD algorithm

1. NIC(Network Interface Card)는 network layer로부터 datagram을 받고,

frame을 만든다.

2. if NIC가 channel이 idle 하다고 감지하면, frame을 전송한다.

    if NIC가 channel이 busy 하다고 감지하면, idle 할 때까지 기다린 후 전송한다.

3. if NIC가 다른 전송의 detecting 없이 전체 frame을 전송완료했다면 끝.

4-1. if NIC가 전송하는 동안 다른 전송을 detecting 했다면, 중단하고 jam signal을 보낸다.

4-2. 중단 후에 binary(exponential) backoff 단계에 진입한다.

• m번째 collision이 발생한 후에, {0~2^m-1} 중의 숫자 중 랜덤으로 k를 고른다.
• 예) m=1 ->k= {0,1} 중에 랜덤으로 선택
  m=2 -> k= {0,1,2,3} 중에 랜덤으로 선택
• 그 후 k * 512 bit 시간만큼 기다린 후, 2번째 단계로 돌아간다.