2계층 — 데이터링크 계층 (Data Link Layer)
PDU: 프레임 (Frame) | 장비: 스위치, 브리지, AP
| 표준/기술 | 역할 | 특징 |
|---|---|---|
| Ethernet (802.3) | 유선 LAN | CSMA/CD. 가장 널리 사용 |
| 토큰링 (802.5) | 링형 LAN | 토큰 패싱. 충돌 없음. 4/16Mbps |
| 토큰버스 (802.4) | 버스형 LAN | 토큰 패싱. 충돌 없음. 현재 미사용 |
| Wi-Fi (802.11) | 무선 LAN | CSMA/CA. 충돌 회피 |
| PPP | 점대점 연결 | WAN에서 두 노드 직접 연결 |
| VLAN (802.1Q) | 논리적 LAN 분리 | 4바이트 태그. VID 12bit. 최대 4094개 |
| ARP | IP→MAC 변환 | 3계층과 걸쳐서 동작 |
| STP (802.1D) | 루프 방지 | 스패닝 트리로 중복 경로 차단 |
CD = 충돌 감지(Detection) → 유선 이더넷(802.3)
CA = 충돌 회피(Avoidance) → 무선 LAN(802.11) / 무선은 충돌 감지 불가
| 구분 | 이더넷 (802.3) | 토큰링 (802.5) | 토큰버스 (802.4) |
|---|---|---|---|
| 매체 접근 | CSMA/CD | 토큰 패싱 | 토큰 패싱 |
| 토폴로지 | 버스형 → 스타형 | 링형 (Ring) | 버스형 (Bus) |
| 충돌 | 발생 가능 감지 후 재전송 | 없음 토큰 보유 시만 전송 | 없음 토큰 보유 시만 전송 |
| 속도 | 10M ~ 10Gbps | 4 / 16 Mbps | 1 ~ 10 Mbps |
| 장점 | 빠름, 저렴, 확장 쉬움 | 충돌 없음, 공평한 접근 | 충돌 없음, 결정론적 |
| 단점 | 충돌 발생, 부하 시 성능 저하 | 토큰 분실 시 전체 장애 | 복잡한 구현, 느림 |
| 장애 시 | 해당 구간만 영향 | 링 끊기면 전체 장애 | 버스 단선 시 전체 장애 |
| 현재 | 현재 표준 | 거의 미사용 | 거의 미사용 |
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
| 표준 | 명칭 | 속도 | 매체 | 특징 |
|---|---|---|---|---|
| 802.3 | 이더넷 | 10 Mbps | 동축케이블 | 최초 표준. CSMA/CD |
| 802.3u | Fast Ethernet | 100 Mbps | UTP Cat5 | 100BASE-TX |
| 802.3z | 기가비트(광) | 1 Gbps | 광케이블 | 1000BASE-SX/LX |
| 802.3ab | 기가비트(UTP) | 1 Gbps | UTP Cat5e | 1000BASE-T. 현재 일반적 |
| 802.3ae | 10기가비트 | 10 Gbps | 광케이블 | 데이터센터 백본 |
| 802.3af/at/bt | PoE | — | UTP | 랜선으로 전원 공급. af:15W, at:30W, bt:90W |
· 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
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
| 시작 Flag 01111110 |
Address 8 bit |
Control 8/16 bit |
Information (Data) 가변 길이 |
FCS 16/32 bit |
종료 Flag 01111110 |
| 필드 | 크기 | 값/내용 | 역할 |
|---|---|---|---|
| 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 |
| 종류 | 약어 | 비트 패턴 | 역할 |
|---|---|---|---|
| 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 |
| 모드 | 약어 | 구성 | 특징 |
|---|---|---|---|
| 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 |
해결: 데이터에서 1이 5개 연속되면 0을 하나 삽입 (송신 측)
수신 측에서 5개 연속 1 뒤의 0을 제거해 원래 데이터 복원
| 프로토콜 | 기반 | 사용 환경 | 특징 |
|---|---|---|---|
| SDLC | IBM 독자 개발 | IBM SNA 네트워크 | HDLC의 원형. 비트 지향 |
| HDLC | SDLC 기반 | WAN 점대점 | ISO 표준. 3가지 프레임·3가지 모드 |
| PPP | HDLC 기반 | 인터넷 다이얼업·DSL | 멀티프로토콜 지원. 인증(PAP/CHAP) |
| LAPB | HDLC ABM | X.25 패킷망 | X.25의 2계층 프로토콜 |
· 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
데이터링크 계층(2계층)을 두 개의 서브레이어로 나눌 때 상위 서브레이어를 담당
IEEE 802.2로 표준화. MAC 계층과 상위 계층(네트워크) 사이의 인터페이스 역할
| 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) | ||
| 구분 | LLC (상위 서브레이어) | MAC (하위 서브레이어) |
|---|---|---|
| 표준 | IEEE 802.2 | IEEE 802.3 / 802.11 / 802.5 등 |
| 역할 | 논리적 링크 제어 | 물리 매체 접근 제어 |
| 주요 기능 | 흐름 제어, 오류 제어 상위 프로토콜 다중화 | 프레임 생성/인식 충돌 감지/회피 |
| 주소 | SAP (서비스 접근점) | MAC 주소 (48bit) |
| 매체 독립성 | 매체에 독립적 (공통 인터페이스) | 매체에 종속적 (유선/무선 별도) |
| DSAP 8 bit |
SSAP 8 bit |
Control 8/16 bit |
Information (Data) 가변 길이 |
| 필드 | 크기 | 풀네임 | 역할 |
|---|---|---|---|
| DSAP | 8 bit | Destination Service Access Point | 수신측 상위 프로토콜 식별 (목적지 SAP) |
| SSAP | 8 bit | Source Service Access Point | 송신측 상위 프로토콜 식별 (출발지 SAP) |
| Control | 8/16 bit | — | 프레임 유형 제어 (I·S·U 프레임 구분) |
| Information | 가변 | — | 상위 계층에서 내려온 실제 데이터 |
| 유형 | 연결 | 신뢰성 | 특징 |
|---|---|---|---|
| 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 |
· 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!
주소 · 흐름 · 오류 · 프레이밍 전부
흐름 · 오류 · 상위 프로토콜 식별
MAC 주소 · 프레이밍 · FCS · 매체 접근
| 구분 | HDLC | LLC (IEEE 802.2) |
|---|---|---|
| 표준 | ISO 3309 / 4335 | IEEE 802.2 암기 |
| 담당 범위 | 데이터링크 계층 전체 | 데이터링크 상위 서브레이어만 |
| 주소 필드 | 8bit 국(station) 주소 — 누구에게 보내나 | DSAP / SSAP — 어느 상위 프로토콜로 올리나 노드 주소는 아래 MAC이 담당 |
| 플래그 · 비트 스터핑 | 있음 01111110 | 없음 — MAC 프레임이 담당 |
| FCS(오류 검출) | 있음 CRC-16 / 32 | 없음 — MAC의 FCS 사용 |
| 동작 모드 / 유형 | NRM · ARM · ABM 주국 · 종국 · 복합국 | Type 1 · 2 · 3 비확인비접속 · 접속형 · 확인비접속 |
| 주 사용처 | WAN 점대점 직렬 링크 | LAN — 이더넷 · 토큰링 · 무선랜 |
| 파생 / 관계 | SDLC → HDLC → PPP · LAPB · LAPD | HDLC의 제어 필드 방식을 물려받음 |
| 공통 요소 | 내용 |
|---|---|
| 프레임 3종 | I-frame(정보) · S-frame(감독) · U-frame(비번호) — LLC가 HDLC에서 그대로 차용 |
| 순서 번호 | 제어 필드의 N(S) · N(R) 와 P/F 비트 구조가 동일 |
| 슬라이딩 윈도우 | 흐름 제어 방식이 같음. LLC Type 2 ≈ HDLC ABM |
| 비트 지향 | 둘 다 문자 지향(BSC)이 아닌 비트 지향 프로토콜 |
· "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.
| 기능 | 내용 |
|---|---|
| 프레이밍 | 비트열의 시작과 끝을 표시해 프레임 단위로 묶는다 (플래그·제어문자·길이 필드) |
| 주소 지정 | MAC 주소(48비트)로 같은 네트워크 안의 상대를 지정 |
| 오류 검출 | 끝에 FCS(CRC) 를 붙여 검사. 깨진 프레임은 버린다 (정정은 하지 않음) |
| 흐름 제어 | 정지-대기 · 슬라이딩 윈도우로 상대 속도에 맞춤 |
| 매체 접근 제어 MAC | 여러 장비가 언제 보낼지 조정 — CSMA/CD · CSMA/CA · 토큰 패싱 |
| 순서 제어 · 회복 | 프레임 번호로 순서 유지, 오류 시 재전송 |
| 방식 | 구분 방법 | 대표 프로토콜 | 투명성 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 |
| 문자 | ASCII | 풀네임 | 역할 |
|---|---|---|---|
| SYN | 0x16 | Synchronous Idle | 문자 동기 유지 — 보낼 데이터가 없을 때도 동기를 잃지 않게 채워 넣음 기출 정답 |
| SOH | 0x01 | Start Of Heading | 헤딩(제어 정보) 시작 |
| STX | 0x02 | Start Of Text | 본문 시작 — 헤딩의 끝이자 데이터의 시작 |
| ETX | 0x03 | End Of Text | 본문 끝 |
| ETB | 0x17 | End of Transmission Block | 전송 블록의 끝 (본문이 여러 블록으로 나뉠 때) |
| EOT | 0x04 | End Of Transmission | 전송 종료 · 데이터 링크 해제 |
| ENQ | 0x05 | Enquiry | 상대에게 응답 요구 · 데이터 링크 설정 요청 |
| ACK | 0x06 | Acknowledge | 긍정 응답 — 정상 수신 |
| NAK | 0x15 | Negative Acknowledge | 부정 응답 — 오류, 재전송 요구 |
| DLE | 0x10 | Data Link Escape | 뒤따르는 문자의 의미를 바꿈 → 투명성(Transparency) 확보 |
→ 회선 접속 → 데이터 링크 설정 → 정보 전송 → 데이터 링크 해제 → 회선 절단
| 지표 · 카운터 | 의미 · 원인 |
|---|---|
| FCS / CRC 오류 | 프레임 검사 오류. 케이블 불량·노이즈·접촉 불량 의심 |
| 충돌 (Collision) | 반이중·허브 환경에서 발생. 스위치 전이중이면 0이어야 정상 |
| Late Collision | 규정 거리 초과 또는 듀플렉스 불일치(한쪽 전이중/한쪽 반이중)의 대표 증상 |
| Runt / Giant | 최소(64byte) 미만 / 최대(1518byte) 초과 프레임 — 불량 NIC·MTU 설정 오류 |
| 재전송률 | ARQ 재전송 비율. 회선 품질 지표 |
| MAC 테이블 점유율 | 스위치의 MAC 학습 테이블. 넘치면 플러딩 발생 |
• 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