컴퓨터통신 - 6. 데이터 링크 계층, 노드, 링크, 신호

1. 데이터 링크 계층

- 2계층은 하나의 링크로 연결된 두 노드 사이의 비트 묶음(frame)교환을 담당하는 계층이다.

- 2계층에서 프로토콜들이 주고 받는 메세지를 frame이라고 하고 데이터 단위를 PDU라고 한다.

- bluetooth가 데이터 링크 계층간 통신의 한 예시이다.

2. 노드 

- 단말, 호스트, 스위치, 라우터를 나타낸다.

- 좌측 노드(컴퓨터)를 Network Interface Card, LAN, BP, Wifi 등의 네트워크 어댑터를 통해서 네트워크에 연결한다. 

- 저 어댑터가 몇개씩 있어서 많은 링크와 연결이 된다 하더라도 메모리가 느리기 때문에 병목이 노드에서 발생한다.

- 고속의 여러 링크에서 데이터가 쏟아져도 버스를 돌아가면서 사용하고 메모리에 데이터를 저장하고 꺼내는 시간이 들기 때문이다.

- 연결된 (NIC같은) 어댑터를 통해 데이터가 아무리 쏟아지더라도 memory에 store하는데 시간이 걸린다. 

- 또한 패킷마다 bus를 돌아가면서 타기 때문에 여기서도 병목이 생긴다.

- 따라서 라우팅등을 위한 특수목적의 하드웨어는 bus, memory가 대용량이고 고속인 특징을 갖는다.

3. Link

- 데이터(신호) 전달을 위한 물리적 매체를 말한다. (케이블, 공기) 신호만 전달할 수 있다면 모든게 link이다.

- 링크의 목적은 신호를 전달하는 것이다.

- 물론 케이블도 링크지만 사실상 링크는 논리적인 통로이다.

- wired, wireless 모두 링크이다.

- 동시에 주고 받거나(전화), 한쪽으로만 전송이 가능하거나, 동시에는 안되지만 방향을 교대로 쓸 수 있는(무전기) 모드가 있다.

4. 신호

- Network adaptor에서 0,1,0,1 의 데이터를 신호화해서 링크를 타게된다.

- 이 작업은 1계층에서 담당한다.

- 데이터를 신호로 바꾸는 과정을 modulation/인코딩 이라고 한다.

- 반대로 신호를 데이터로 바꾸는 과정을 demodulation 이라고 한다.

- 요즘은 모뎀(modem)이 보드 안에 다 들어가 있지만 옛날에는 따로 모뎀장비가 있었다.

- 모뎀은 Mo(dulation)dem(odulation)으로 신호와 데이터를 서로 바꿔주는 장비이다.

- 디지털 데이터 <-> 아날로그, 디지털 신호

- wave length = c / f(주파수) 이다.

5. 유선링크

전자기 스펙트럼

- 주파수에 따라 목적에 맞게 매체로 사용해왔다.

- 장애물을 잘 통과하는 등 저주파가 과거에는 전송에 용이했으나 고속의 대용량 데이터 전송의 한계 때문에 점점 고주파 사용으로 통신의 요구에 부합하고 있다.

 

유선링크

- 노드 사이에는 신호가 타고 갈 선을 연결해야한다.

- 100미터 이내로 10-100Mbps(지금은 10G까지도 가능)정도의 속도가 필요할 때는 UTP 케이블을 가장 많이 사용한다.

- 좀 더 먼 거리를 커버하려면 동축케이블 (coax)을 사용한다. 하지만 요즘에는 동축케이블 보다 여러 스위칭을 거치는 방식을 택하거나 광케이블을 사용한다.

- 즉 거리가 멀면 광케이블, 비교적 가까우면 utp케이블과 스위치를 사용한다.

- 직접 선을 깔게 아니라면 전화 회사로부터 선을 임대해서 사용한다.

- 광케이블은 clad속 core가 유리로 되어있다. 반지름이 작을수록 비싸고 전송시 신호간 간섭이 적다.

- 광케이블 single모드는 더 먼 거리도 고속으로 커버 가능하지만 가격이 매우 비싸다. 

- multimode는 상대적으로 짧은 거리를 커버하며 가격이 싸다.

- 요즘에는 인터넷 회사들이 LAN, UTP 케이블을 새로 깔아서 인터넷을 가정에 보급하고 있다.

- 하지만 옛날 전화선, 케이블TV 등의 링크를 재활용하는 기술(DSL)을 한번 살펴보자.

- 가정에서 선이 하나씩 전화 회사의 망으로 연결되어 있다.

- 원래는 전화만을 위해 사용되던 링크 였지만 시대가 변하면서 인터넷도 커버할 필요가 생겼다. 다중화를 활용해서 여러 신호를 주파수로 나누어 링크를 재활용하게 된다. 즉 음성과 data를 하나에 링크로 보내는 것이다.

- 이때 집과 인터넷 공급자 사이를 마지막으로 연결하는 링크를 last mile links라고 한다.

- ADSL : 음성, 데이터 비율을 8대 2 등으로 나누어서 링크를 점유하는 방법, 기본적으로 FDM을 사용한다.

- VDSL : 똑같이 FDM을 사용하는 방식인데, 거리의 한계(속도)를 극복하기 위해 기존 링크를 타고 가다가 광케이블 등으로 갈아타는 방법이다.