정보통신기사 필기

2계층 — 데이터링크 계층 (Data Link Layer)

역할: MAC 주소 기반 인접 노드 간 데이터 전송. 오류 검출
PDU: 프레임 (Frame) | 장비: 스위치, 브리지, AP
표준/기술역할특징
Ethernet (802.3)유선 LANCSMA/CD. 가장 널리 사용
토큰링 (802.5)링형 LAN토큰 패싱. 충돌 없음. 4/16Mbps
토큰버스 (802.4)버스형 LAN토큰 패싱. 충돌 없음. 현재 미사용
Wi-Fi (802.11)무선 LANCSMA/CA. 충돌 회피
PPP점대점 연결WAN에서 두 노드 직접 연결
VLAN (802.1Q)논리적 LAN 분리4바이트 태그. VID 12bit. 최대 4094개
ARPIP→MAC 변환3계층과 걸쳐서 동작
STP (802.1D)루프 방지스패닝 트리로 중복 경로 차단
CSMA/CD vs CSMA/CA:
CD = 충돌 감지(Detection) → 유선 이더넷(802.3)
CA = 충돌 회피(Avoidance) → 무선 LAN(802.11) / 무선은 충돌 감지 불가
매체 접근 방식 3가지 완전 비교
구분 이더넷 (802.3) 토큰링 (802.5) 토큰버스 (802.4)
매체 접근CSMA/CD토큰 패싱토큰 패싱
토폴로지버스형 → 스타형링형 (Ring)버스형 (Bus)
충돌발생 가능
감지 후 재전송
없음
토큰 보유 시만 전송
없음
토큰 보유 시만 전송
속도10M ~ 10Gbps4 / 16 Mbps1 ~ 10 Mbps
장점빠름, 저렴, 확장 쉬움충돌 없음, 공평한 접근충돌 없음, 결정론적
단점충돌 발생, 부하 시 성능 저하토큰 분실 시 전체 장애복잡한 구현, 느림
장애 시해당 구간만 영향링 끊기면 전체 장애버스 단선 시 전체 장애
현재현재 표준거의 미사용거의 미사용
토큰 패싱 동작 원리

토큰링 (802.5) — 링형

토큰이 링(원형)을 따라 순환

① 빈 토큰이 링을 순환
② 보낼 데이터 있는 장치가 토큰 획득
③ 토큰을 데이터 프레임으로 변환 후 전송
④ 수신측이 데이터 복사 후 다시 링으로
⑤ 송신측이 프레임 수거 후 빈 토큰 방출

특징: 링이 끊기면 전체 통신 불가
해결: 이중 링(Dual Ring) 구성으로 백업

토큰버스 (802.4) — 버스형

물리적으로 버스형이지만
논리적으로 링처럼 토큰 순환

① 장치들이 논리적 링 순서 유지
② 토큰을 순서대로 전달
③ 토큰 받은 장치만 전송 가능
④ 전송 완료 후 다음 장치로 토큰 전달

특징: 결정론적 접근 (전송 시간 예측 가능)
용도: 공장 자동화(MAP) 등 산업용

이더넷 발전 과정
표준명칭속도매체특징
802.3이더넷10 Mbps동축케이블최초 표준. CSMA/CD
802.3uFast Ethernet100 MbpsUTP Cat5100BASE-TX
802.3z기가비트(광)1 Gbps광케이블1000BASE-SX/LX
802.3ab기가비트(UTP)1 GbpsUTP Cat5e1000BASE-T. 현재 일반적
802.3ae10기가비트10 Gbps광케이블데이터센터 백본
802.3af/at/btPoE—UTP랜선으로 전원 공급. af:15W, at:30W, bt:90W
⚠ 시험 단골 포인트
· 토큰링(802.5) = 링형 토폴로지 / 토큰버스(802.4) = 버스형 토폴로지
· 둘 다 토큰 패싱 방식 = 충돌 없음 (CSMA/CD와 다름)
· 토큰링 속도: 4Mbps 또는 16Mbps — 자주 출제!
· 현재는 모두 이더넷(스위치 기반)으로 대체됨
· 이더넷도 스위치 도입 후 충돌 도메인이 분리되어 CSMA/CD 사실상 불필요
HDLC (High-level Data Link Control) 상세
HDLC = High-level Data Link Control
직역: 고수준 데이터 링크 제어
ISO에서 표준화한 2계층 데이터링크 프로토콜. 점대점(P2P) 및 멀티포인트 연결에서 사용.
SDLC(IBM)를 기반으로 ISO가 표준화한 것으로 PPP, LAPB 등 많은 프로토콜의 기반이 됨

기본 특징

· 비트 지향 프로토콜
· 전이중(Full-Duplex) 통신 지원
· 오류 제어: CRC 방식
· 흐름 제어: 슬라이딩 윈도우
· 동기식 전송 방식
· 점대점 / 멀티포인트 모두 지원

HDLC 파생 프로토콜

LAPB: X.25에서 사용
LAPD: ISDN D채널에서 사용
LAPM: 모뎀 오류 제어
PPP: 인터넷 다이얼업 연결
LLC: IEEE 802.2 (LAN용)
→ HDLC가 현대 데이터링크 프로토콜의 근간

HDLC 프레임 구조
시작 Flag
01111110
Address
8 bit
Control
8/16 bit
Information (Data)
가변 길이
FCS
16/32 bit
종료 Flag
01111110
필드크기값/내용역할
Flag (시작) 8 bit 01111110 (0x7E) 프레임 시작 표시. 고정값. 수신측에 프레임 시작을 알림
Flag (종료) 8 bit 01111110 (0x7E) 프레임 끝 표시. 시작 Flag와 동일한 값.
비트 스터핑으로 데이터 내 동일 패턴 방지
Address 8 bit 이상 수신측 주소 멀티포인트 환경에서 수신 대상 식별
Control 8 or 16 bit 프레임 종류에 따라 다름 프레임 유형 식별, 순서번호, 흐름/오류 제어
Information
(Data)
가변 실제 전송 데이터 상위 계층에서 내려온 페이로드.
I-Frame에만 존재, S·U-Frame에는 없음
FCS 16 or 32 bit CRC 값 오류 검출. CRC-16 또는 CRC-32 사용
HDLC 프레임 종류 (Control 필드 기준)
종류약어비트 패턴역할
정보 프레임 I-Frame 0xxxxxxx (첫 bit=0) 실제 데이터 전송. 순서번호(N(S))·확인번호(N(R)) 포함
감독 프레임 S-Frame 10xxxxxx (첫 bit=10) 흐름·오류 제어. 데이터 없음
RR: 수신 준비 RNR: 수신 불가 REJ: 재전송 요청 SREJ: 선택 재전송
비번호 프레임 U-Frame 11xxxxxx (첫 bit=11) 링크 설정·해제·리셋 등 제어
SABM: 연결 설정 DISC: 연결 해제 UA: 승인 FRMR: 프레임 거부
HDLC 동작 모드
모드약어구성특징
정규 응답 모드 NRM 주국 ↔ 종국 종국은 주국의 허가 받아야 전송. 멀티포인트에서 사용
비동기 응답 모드 ARM 주국 ↔ 종국 종국이 허가 없이도 전송 가능. 점대점 연결
비동기 균형 모드 ABM 복합국 ↔ 복합국 양쪽 모두 주국·종국 역할 동시 수행. 전이중. 현재 가장 많이 사용
비트 스터핑 (Bit Stuffing)
문제: Flag 패턴(01111110)이 데이터 안에도 나타날 수 있음 → 프레임 경계 혼동
해결: 데이터에서 1이 5개 연속되면 0을 하나 삽입 (송신 측)
         수신 측에서 5개 연속 1 뒤의 0을 제거해 원래 데이터 복원
송신 전 데이터: 0 1 1 1 1 1 1 0 1 ↓ (1이 5개 연속 → 0 삽입) 실제 전송: 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 수신 후 복원: 0 1 1 1 1 1 1 0 1 (삽입된 0 제거)
HDLC vs 관련 프로토콜 비교
프로토콜기반사용 환경특징
SDLCIBM 독자 개발IBM SNA 네트워크HDLC의 원형. 비트 지향
HDLCSDLC 기반WAN 점대점ISO 표준. 3가지 프레임·3가지 모드
PPPHDLC 기반인터넷 다이얼업·DSL멀티프로토콜 지원. 인증(PAP/CHAP)
LAPBHDLC ABMX.25 패킷망X.25의 2계층 프로토콜
⚠ 시험 핵심 포인트
· HDLC = 비트 지향 프로토콜 (문자 지향 BSC와 구분!)
· Flag = 01111110 (0x7E) 고정값 — 자주 출제!
· 프레임 3종류: I-Frame(데이터) / S-Frame(감독) / U-Frame(비번호)
· 동작 모드: NRM / ARM / ABM (현재 가장 많이 사용)
· 비트 스터핑: 1이 5개 연속되면 0 삽입
· 오류 제어: CRC / 흐름 제어: 슬라이딩 윈도우
IEEE 802.2 LLC (Logical Link Control)
LLC = Logical Link Control (논리 링크 제어)
데이터링크 계층(2계층)을 두 개의 서브레이어로 나눌 때 상위 서브레이어를 담당
IEEE 802.2로 표준화. MAC 계층과 상위 계층(네트워크) 사이의 인터페이스 역할
데이터링크 계층 구조
3계층 — 네트워크 계층 (IP 등)
── 2계층 데이터링크 계층 ──
LLC (논리 링크 제어) — IEEE 802.2
흐름 제어 / 오류 제어 / 상위 프로토콜 식별
MAC
802.3 이더넷
MAC
802.11 Wi-Fi
MAC
802.5 토큰링
1계층 — 물리 계층 (전기·광·무선 신호)
LLC vs MAC 역할 비교
구분LLC (상위 서브레이어)MAC (하위 서브레이어)
표준IEEE 802.2IEEE 802.3 / 802.11 / 802.5 등
역할논리적 링크 제어물리 매체 접근 제어
주요 기능흐름 제어, 오류 제어
상위 프로토콜 다중화
프레임 생성/인식
충돌 감지/회피
주소SAP (서비스 접근점)MAC 주소 (48bit)
매체 독립성매체에 독립적
(공통 인터페이스)
매체에 종속적
(유선/무선 별도)
LLC PDU 구조
DSAP
8 bit
SSAP
8 bit
Control
8/16 bit
Information (Data)
가변 길이
필드크기풀네임역할
DSAP8 bitDestination Service Access Point수신측 상위 프로토콜 식별 (목적지 SAP)
SSAP8 bitSource Service Access Point송신측 상위 프로토콜 식별 (출발지 SAP)
Control8/16 bit—프레임 유형 제어 (I·S·U 프레임 구분)
Information가변—상위 계층에서 내려온 실제 데이터
LLC 서비스 유형 3가지
유형연결신뢰성특징
Type 1
LLC1
비연결형 없음 확인 없이 전송. 오버헤드 최소. UDP와 유사
브로드캐스트/멀티캐스트에 사용
Type 2
LLC2
연결지향형 있음 연결 수립 후 전송. 순서·오류 보장. TCP와 유사
토큰링, HDLC 기반 환경에서 주로 사용
Type 3
LLC3
비연결형 있음 확인 응답 있는 비연결형. LLC1 + 확인기능
산업 자동화 등 실시간 환경에 사용
⚠ 시험 핵심 포인트
· LLC = 2계층 상위 서브레이어 / MAC = 2계층 하위 서브레이어
· LLC 표준 = IEEE 802.2 (숫자 암기!)
· DSAP = 목적지 서비스 접근점 / SSAP = 출발지 서비스 접근점
· LLC는 매체에 독립적 → 이더넷·Wi-Fi·토큰링 모두 동일한 LLC 사용
· LLC Type 2 = 연결지향, 신뢰성 보장 ← 시험 단골!
🔀 HDLC vs LLC — 헷갈리는 이유와 차이
한 줄 정리 — LLC는 HDLC에서 갈라져 나온 자식이다. 그래서 프레임 종류(I/S/U)와 순서번호 방식이 똑같아 보이지만, HDLC는 데이터링크 계층 전체를 혼자 담당하고 LLC는 데이터링크의 상위 절반만 담당한다.
ISO 계열 · WAN
데이터링크 = HDLC 하나
HDLC
주소 · 흐름 · 오류 · 프레이밍 전부
IEEE 802 계열 · LAN
데이터링크 = LLC + MAC
LLC (802.2)
흐름 · 오류 · 상위 프로토콜 식별
MAC (802.3 등)
MAC 주소 · 프레이밍 · FCS · 매체 접근
구분HDLCLLC (IEEE 802.2)
표준ISO 3309 / 4335IEEE 802.2 암기
담당 범위데이터링크 계층 전체데이터링크 상위 서브레이어만
주소 필드8bit 국(station) 주소 — 누구에게 보내나DSAP / SSAP — 어느 상위 프로토콜로 올리나
노드 주소는 아래 MAC이 담당
플래그 · 비트 스터핑있음 01111110없음 — MAC 프레임이 담당
FCS(오류 검출)있음 CRC-16 / 32없음 — MAC의 FCS 사용
동작 모드 / 유형NRM · ARM · ABM
주국 · 종국 · 복합국
Type 1 · 2 · 3
비확인비접속 · 접속형 · 확인비접속
주 사용처WAN 점대점 직렬 링크LAN — 이더넷 · 토큰링 · 무선랜
파생 / 관계SDLC → HDLC → PPP · LAPB · LAPDHDLC의 제어 필드 방식을 물려받음
✅ 공통점 — 여기가 헷갈림의 원인
공통 요소내용
프레임 3종I-frame(정보) · S-frame(감독) · U-frame(비번호) — LLC가 HDLC에서 그대로 차용
순서 번호제어 필드의 N(S) · N(R) 와 P/F 비트 구조가 동일
슬라이딩 윈도우흐름 제어 방식이 같음. LLC Type 2 ≈ HDLC ABM
비트 지향둘 다 문자 지향(BSC)이 아닌 비트 지향 프로토콜
⚠ 함정 문제 3종
· "LLC의 주소 필드는 목적지 주소인가?" → 아니다. DSAP/SSAP는 상위 프로토콜 식별자(SAP)이지 노드 주소가 아니다. 노드 주소 = MAC 주소.
· "LLC도 흐름·오류 제어를 하는가?" → Type 2에서는 한다. 다만 실제 이더넷은 대부분 Type 1(비확인 비접속, UI 프레임)만 쓰고 신뢰성은 TCP에 맡긴다.
· "HDLC는 LAN 프로토콜인가?" → 아니다. HDLC는 WAN 점대점용. LAN의 2계층은 LLC + MAC.
📖 한 문장 암기 — HDLC는 WAN에서 혼자 다 하고, LLC는 LAN에서 MAC과 나눠 한다. 플래그·비트스터핑·FCS가 있으면 HDLC, DSAP/SSAP가 보이면 LLC.
⚙️ 처리 방법 — 이 계층이 하는 일
기능내용
프레이밍비트열의 시작과 끝을 표시해 프레임 단위로 묶는다 (플래그·제어문자·길이 필드)
주소 지정MAC 주소(48비트)로 같은 네트워크 안의 상대를 지정
오류 검출끝에 FCS(CRC) 를 붙여 검사. 깨진 프레임은 버린다 (정정은 하지 않음)
흐름 제어정지-대기 · 슬라이딩 윈도우로 상대 속도에 맞춤
매체 접근 제어
MAC
여러 장비가 언제 보낼지 조정 — CSMA/CD · CSMA/CA · 토큰 패싱
순서 제어 · 회복프레임 번호로 순서 유지, 오류 시 재전송
두 개의 서브 계층 — 상위 LLC(802.2) 는 흐름·오류 제어와 상위 계층 접속을 맡고, 하위 MAC(802.3 등) 은 주소와 매체 접근을 맡는다.
📡 전송 제어 방식 3종 — 프레임을 어떻게 구분하는가
방식구분 방법대표 프로토콜투명성 확보
문자 위주
Character-oriented
전송 제어 문자(STX·ETX 등)로 시작·끝 표시 BSC (Binary Synchronous Communication) DLE 삽입 (Character Stuffing)
비트 위주
Bit-oriented
플래그 01111110 으로 시작·끝 표시 HDLC · SDLC · PPP · LAPB 비트 스터핑 (1이 5개 연속되면 0 삽입)
바이트 카운트
Byte-count
헤더에 데이터 길이를 적어 둠 DDCMP 길이 필드로 구분하므로 불필요
🔤 전송 제어 문자 (Transmission Control Character)
문자 위주 방식(BSC)에서 데이터가 아니라 "제어" 목적으로 끼워 넣는 특수 문자. ASCII 코드의 앞부분(0x01~0x17)에 정의되어 있으며, 매 회차 출제되는 단골이다.
문자ASCII풀네임역할
SYN0x16Synchronous Idle문자 동기 유지 — 보낼 데이터가 없을 때도 동기를 잃지 않게 채워 넣음 기출 정답
SOH0x01Start Of Heading헤딩(제어 정보) 시작
STX0x02Start Of Text본문 시작 — 헤딩의 끝이자 데이터의 시작
ETX0x03End Of Text본문 끝
ETB0x17End of Transmission Block전송 블록의 끝 (본문이 여러 블록으로 나뉠 때)
EOT0x04End Of Transmission전송 종료 · 데이터 링크 해제
ENQ0x05Enquiry상대에게 응답 요구 · 데이터 링크 설정 요청
ACK0x06Acknowledge긍정 응답 — 정상 수신
NAK0x15Negative Acknowledge부정 응답 — 오류, 재전송 요구
DLE0x10Data Link Escape뒤따르는 문자의 의미를 바꿈 → 투명성(Transparency) 확보
⚠ 기출 함정 정리 — SYN = 문자 동기 유지(○) / STX = 본문 시작(헤딩 시작 아님) / ETX = 본문 끝(시작 아님) / EOT = 전송 종료(시작 아님). "STX : 헤딩의 시작", "ETX : 텍스트의 시작", "EOT : 전송시작" 은 전부 오답 보기다.
📦 BSC 프레임 구조와 전송 절차
프레임 구조 SYN SYN SOH ─헤딩─ STX ───── 본문(Text) ───── ETX BCC │ │ │ │ │ 동기 제어정보 본문 실제 데이터 끝 오류검사 유지 시작 시작 표시 (블록검사문자) 전송 절차 (5단계) ① 회선 접속 ─ 물리적 연결 ② 데이터 링크 설정 ─ ENQ ▶ ◀ ACK ③ 정보 전송 ─ STX…데이터…ETX ▶ ◀ ACK (오류면 NAK → 재전송) ④ 데이터 링크 해제 ─ EOT ▶ ⑤ 회선 절단 ─ 물리적 연결 해제
📖 기출 — 데이터링크 계층 전송제어 프로토콜 절차 순서는?
→ 회선 접속 → 데이터 링크 설정 → 정보 전송 → 데이터 링크 해제 → 회선 절단
투명성(Transparency)이란 — 본문 안에 우연히 ETX와 똑같은 비트열이 들어 있으면 수신 측이 거기서 끊어 버린다. 이를 막기 위해 제어 문자 앞에 DLE를 덧붙여 "이건 데이터다"라고 표시한다. 비트 위주 방식(HDLC)에서는 같은 목적으로 비트 스터핑을 쓴다.
📐 계측 — 데이터링크 계층에서 무엇을 보는가
지표 · 카운터의미 · 원인
FCS / CRC 오류프레임 검사 오류. 케이블 불량·노이즈·접촉 불량 의심
충돌 (Collision)반이중·허브 환경에서 발생. 스위치 전이중이면 0이어야 정상
Late Collision규정 거리 초과 또는 듀플렉스 불일치(한쪽 전이중/한쪽 반이중)의 대표 증상
Runt / Giant최소(64byte) 미만 / 최대(1518byte) 초과 프레임 — 불량 NIC·MTU 설정 오류
재전송률ARQ 재전송 비율. 회선 품질 지표
MAC 테이블 점유율스위치의 MAC 학습 테이블. 넘치면 플러딩 발생
💡 현장 진단 감 — CRC 오류가 늘면 물리(1계층) 를 의심하고, Late Collision이 보이면 듀플렉스 설정을 먼저 확인한다.
🔗 이 계층과 이어지는 단원
📝 2계층 시험 포인트 (전송 제어)
• SYN = 문자 동기 유지, SOH = 헤딩 시작, STX = 본문 시작, ETX = 본문 끝, EOT = 전송 종료
• ENQ = 응답 요구(링크 설정), ACK/NAK = 긍정/부정 응답, DLE = 투명성 확보
• 전송 절차 = 회선접속 → 링크설정 → 정보전송 → 링크해제 → 회선절단
• 문자 위주 = BSC(DLE 삽입) / 비트 위주 = HDLC(플래그 01111110, 비트 스터핑)
• 오류 검출은 FCS(CRC) — 검출만 하고 정정은 안 한다 (버림 + 재전송)
• 오류제어 · 흐름제어 · 동기화 = 데이터링크 계층 기출 2회