데이터 링크 계층은 OSI(Open Systems Interconnection) 모델의 두 번째 계층입니다. 이는 물리적 네트워크 전반에 걸쳐 데이터 패킷의 안정적인 전송을 처리하고 오류 감지 및 수정을 관리하며 네트워크 액세스를 제어합니다.
데이터 링크 계층의 역사적 맥락
데이터 링크 계층의 개념은 1970년대 말과 1980년대 초 국제 표준화 기구(ISO)가 OSI 모델을 개발한 때부터 시작되었습니다. 이 모델은 네트워크 장치와 소프트웨어 간의 개발 및 상호 운용성을 위한 개방형 환경을 만들기 위해 고안되었습니다. OSI 모델은 컴퓨터 간 통신의 복잡한 프로세스를 관리 가능한 7개 계층으로 나눕니다. 두 번째 계층인 데이터 링크 계층은 물리적 매체를 통해 장치 간에 안정적이고 효율적인 데이터 전송을 제공하도록 고안되었습니다.
데이터 링크 계층에 대해 더 깊이 탐구
데이터 링크 계층은 OSI 모델 내에서 몇 가지 중요한 기능을 수행합니다.
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프레임 동기화: 네트워크 계층에서 수신된 비트 스트림을 프레임이라는 관리 가능한 데이터 단위로 나눕니다.
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물리적 주소 지정: 프레임이 네트워크의 다른 시스템에 배포되어야 하는 경우 데이터 링크 계층은 프레임에 헤더를 추가하여 대상 컴퓨터의 물리적 주소를 정의합니다.
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흐름 제어: 수신자가 데이터를 가져오는 속도가 송신자에서 생성된 속도보다 낮으면 데이터 링크 계층은 수신자를 압도하지 않도록 흐름 제어 메커니즘을 적용합니다.
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오류 제어: 손상되거나 손실된 프레임을 감지하고 재전송하는 메커니즘을 추가하여 물리 계층에 안정성을 추가합니다. 또한 승인 시스템을 사용하여 프레임 중복을 방지합니다.
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액세스 제어: 두 개 이상의 장치가 동일한 링크에 연결된 경우, 주어진 시간에 어느 장치가 링크를 제어할 수 있는지 결정하려면 데이터 링크 프로토콜이 필요합니다.
데이터 링크 계층의 내부 구조
데이터 링크 계층은 기능을 효과적으로 수행하기 위해 두 개의 하위 계층으로 세분화됩니다.
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논리 링크 제어(LLC): 이 상위 하위 계층은 프레임 동기화, 흐름 제어 및 오류 확인을 담당합니다.
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미디어 액세스 제어(MAC): 하위 하위 계층인 MAC는 네트워크의 장치가 데이터에 대한 액세스 및 전송 권한을 얻는 방법을 처리하는 역할을 담당합니다.
데이터링크계층의 주요 특징
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프레이밍: 프레이밍은 네트워크 계층의 데이터그램이나 패킷에서 프레임을 생성하는 프로세스입니다. 이러한 프레임은 전달을 위해 물리 계층으로 전송됩니다.
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물리적 주소 지정: 네트워크의 각 장치에 고유한 식별을 제공합니다.
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오류 및 흐름 제어: 오류 검출/수정 기술과 흐름 제어를 적용하여 안정적인 연결을 보장합니다.
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액세스 제어: 장치 전송 규칙을 정의합니다.
데이터 링크 계층의 유형
데이터 링크 계층 프로토콜은 작동하는 네트워크 유형에 따라 분류될 수 있습니다.
| 네트워크 유형 | 규약 |
|---|---|
| LAN(근거리 통신망) | 이더넷, 토큰링 |
| 수도권 네트워크(MAN) | DQDB(분산 대기열 이중 버스) |
| 광역 네트워크(WAN) | PPP(지점간 프로토콜), HDLC(고수준 데이터 링크 제어) |
데이터 링크 계층의 활용 및 관련 문제/해결책
데이터 링크 계층은 네트워크를 통한 데이터 전송의 백본을 형성합니다. 이는 LAN 및 WAN 네트워킹, 네트워크 장치 식별, 안정적인 통신 채널 설정과 같은 여러 응용 프로그램과 관련되어 있습니다. 그러나 충돌, 데이터 손상 및 정체와 같은 문제도 발생합니다. 이러한 문제는 각각 충돌 감지 알고리즘, 오류 감지 및 수정 코드, 흐름 제어 메커니즘을 통해 해결됩니다.
데이터링크 계층의 비교분석
아래 표는 데이터링크 계층과 인접 계층 간의 비교를 보여줍니다.
| OSI 계층 | 기능 |
|---|---|
| 물리층 | 물리적 매체를 통해 원시 비트스트림을 전송합니다. |
| 데이터링크 계층 | 데이터 패킷을 프레임화하고 오류 제어를 수행하며 물리적 매체에 대한 액세스를 관리합니다. |
| 네트워크 계층 | 라우팅 및 패킷 전달을 처리합니다. |
미래 전망과 기술
네트워킹 기술이 발전함에 따라 데이터 링크 계층은 더 나은 데이터 전송을 위해 계속해서 새로운 기술을 적용하고 통합할 것입니다. 양자 네트워킹, 5G 또는 6G 네트워크와 같은 기술에는 더 높은 데이터 속도, 더 낮은 대기 시간 및 증가된 네트워크 용량을 처리하기 위한 데이터 링크 계층 프로토콜이 필요합니다.
프록시 서버와 데이터 링크 계층
다른 서버에서 리소스를 찾는 클라이언트의 요청에 대한 중개자 역할을 하는 프록시 서버는 OSI 모델의 응용 프로그램 계층에서 작동합니다. 그러나 데이터 링크 계층은 데이터가 목적지에 도달하기 위해 이 계층을 통과해야 하기 때문에 여전히 역할을 수행합니다. 프록시 서버는 데이터 링크 계층의 오류 및 흐름 제어 메커니즘을 사용하여 안정적인 데이터 전송을 보장할 수 있습니다.
