링크 계층
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1. 개요
링크 계층은 TCP/IP 모델에서 호스트가 연결된 로컬 네트워크 세그먼트에서 작동하는 네트워킹 프로토콜을 설명하는 영역이다. 이더넷 및 IEEE 802.3과 같은 근거리 통신망 표준은 OSI 모델의 데이터 링크 계층 및 물리 계층과 유사한 기능을 수행한다. TCP/IP 모델은 물리적 규격을 고려하지 않으며, 링크에서 미디어 수준 프레임을 전달할 수 있는 작동하는 네트워크 인프라를 가정한다. 주요 프로토콜로는 주소 결정 프로토콜(ARP), 역 주소 결정 프로토콜(RARP), 이웃 탐색 프로토콜(NDP) 등이 있으며, IETF 표준인 RFC 1122, RFC 1123, RFC 826, RFC 894, RFC 1042, RFC 2740 등에서 정의된다.
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| 링크 계층 | |
|---|---|
| 네트워크 계층 구조 | |
| 설명 | 인터넷 프로토콜 스위트의 최하위 계층 세그먼트 간 데이터 링크를 설정하고 유지 관리하는 역할 |
| 기능 | |
| 주요 기능 | MAC 주소 지정 오류 감지 및 수정 프레임 동기화 흐름 제어 |
| 프로토콜 | |
| 주요 프로토콜 | 이더넷 IEEE 802.11 (Wi-Fi) DSL ISDN ARP NDP SPB PPP L2TP |
| 역할 | |
| 데이터 전송 단위 | 프레임 |
| 물리적 주소 지정 | MAC 주소를 사용하여 네트워크 장치 식별 |
| 오류 제어 | 전송 중 오류 감지 및 수정 메커니즘 제공 |
| 흐름 제어 | 송신측과 수신측 간의 데이터 전송 속도 조정 |
| 관련 기술 | |
| 터널링 | 터널링 기술을 사용하여 다른 네트워크 프로토콜 캡슐화 |
| 기타 | |
| 관련 RFC | RFC 1122 RFC 1123 |
2. 표준 및 교과서에서의 정의
이더넷 및 IEEE 802.3과 같은 근거리 통신망 표준은 TCP/IP 모델보다는 7계층 OSI 모델의 용어를 사용한다. TCP/IP 모델은 일반적으로 물리적 규격을 고려하지 않고, 링크에서 미디어 수준 프레임을 전달할 수 있는 작동하는 네트워크 인프라를 가정한다. 따라서 RFC 1122 및 RFC 1123[1][2]은 하드웨어 문제와 물리적 데이터 전송에 대해 논의하지 않으며, 이러한 측면에 대한 표준을 설정하지 않는다.
일부 교과서 저자들은 물리적 데이터 전송 측면이 링크 계층의 일부라는 해석을 지지한다.[3][4] 반면, 다른 저자들은 물리적 데이터 전송 표준이 통신 프로토콜로 간주되지 않으며 TCP/IP 모델의 일부가 아니라고 가정한다.[5][6] 이들은 링크 계층 아래에 하드웨어 계층 또는 물리 계층이 있다고 가정하며, 일부는 링크 계층 대신 OSI 용어 데이터 링크 계층을 사용하기도 한다.
TCP/IP 모델의 이전 모델인 *ARPAnet 참조 모델*(RFC 908, 1982)에서는 링크 계층의 측면이 *네트워크 액세스 계층*, *네트워크 액세스 프로토콜*, *네트워크 계층* 등 여러 용어로 언급되었고, 상위 계층은 *인터네트워크 계층*으로 불렸다. 일부 현대 교과서에서는 *네트워크 인터페이스 계층*, *호스트-네트워크 계층*, *네트워크 액세스 계층*이 링크 계층 또는 데이터 링크 계층의 동의어로 나타나며, 종종 물리 계층을 포함한다.
TCP/IP 모델의 링크 계층은 개방형 시스템 상호 연결(OSI) 모델의 데이터 링크 계층과 물리 계층의 조합과 비교되기도 한다. 그러나 기술적 범위는 일치하지만, 분류 개념과 용어가 다르기 때문에 엄격하게 동일하지 않다. 예를 들어 주소 결정 프로토콜(ARP)은 TCP/IP 모델의 링크 계층에 속하지만, OSI 모델에서는 데이터 링크 계층과 네트워크 계층 사이에 위치한다고 언급되기도 한다.
"네트워크 접근 계층"이라는 용어는 링크 계층과 물리적 네트워크의 근접성을 나타내지만, 링크 계층은 네트워크 접근 외에도 로컬 네트워크 토폴로지 조사, 라우터 및 인접 호스트 검색 등 더 넓은 기능을 포함하므로 오해의 소지가 있다.
2. 1. TCP/IP 모델에서의 정의
TCP/IP 모델은 링크 계층을 명확하게 정의하지 않으며, 물리적인 하드웨어나 데이터 전송 방식에 대한 표준을 제시하지 않는다.[1][2] 대신, 링크 계층은 호스트가 연결된 로컬 네트워크 세그먼트(링크)에서만 작동하는 네트워킹 프로토콜의 설명적인 영역으로 간주된다. 이러한 프로토콜 패킷은 다른 네트워크로 라우팅되지 않는다.[3][4]IETF가 지정한 이 계층의 핵심 프로토콜은 ARP(ARP), RARP(RARP), NDP(NDP)이며, NDP는 IPv6에서 ARP와 유사한 기능을 제공한다.
일부 교과서 저자들은 물리적 데이터 전송 측면이 링크 계층의 일부라고 해석하지만,[5][6] 다른 저자들은 물리적 데이터 전송 표준이 통신 프로토콜로 간주되지 않으며 TCP/IP 모델의 일부가 아니라고 가정한다.[7][8]
2. 2. OSI 모델과의 관계
TCP/IP 모델의 링크 계층은 개방형 시스템 상호 연결(OSI) 모델의 데이터 링크 계층과 물리 계층의 기능을 포괄하는 것으로 여겨진다.[1][2] 그러나 이 두 계층이 기술적 범위에서 어느 정도 일치하지만, 엄격하게 일치하는 것은 아니다.[3][4] TCP/IP 모델의 링크 계층은 범위가 더 넓고, 분류 개념과 용어가 OSI 모델과 다르다.예를 들어, 주소 결정 프로토콜(ARP)과 같이 TCP/IP 모델의 링크 계층에 속하는 특정 프로토콜은 OSI 모델의 데이터 링크 계층과 네트워크 계층 사이에 위치한다고 언급되기도 한다. 일반적으로 TCP/IP 모델에서 계층 구분은 주요 설계 기준이 아니며, 엄격한 비교는 피해야 한다.
'네트워크 접근 계층'이라는 용어가 사용되기도 하는데, 이는 링크 계층이 물리적 네트워크와 얼마나 가까운지를 나타내려는 의도이다. 그러나 링크 계층은 네트워크 접근뿐만 아니라 로컬 네트워크 토폴로지 조사, 라우터 및 인접 호스트 검색 등 더 넓은 범위의 기능을 포함하므로, 이 용어는 오해의 소지가 있으며 표준 용어가 아니다.
3. 링크 계층 프로토콜
TCP/IP 모델의 링크 계층은 호스트가 연결된 로컬 네트워크 세그먼트(링크)에서만 작동하는 네트워킹 프로토콜을 포함한다. 이러한 프로토콜 패킷은 다른 네트워크로 라우팅되지 않는다. 링크 계층에는 로컬 노드 간의 링크 상태(예: 로컬 네트워크 토폴로지)를 유지하는 기능을 수행하는 프로토콜과 링크 유형에 특정한 패킷 프레이밍을 기반으로 하는 프로토콜이 있다.
이 계층에서 IETF가 지정한 핵심 프로토콜은 ARP, RARP, NDP이다.
3. 1. 주소 결정 프로토콜 (ARP)
주소 결정 프로토콜(ARP)은 IETF가 지정한 핵심 프로토콜로, IP 주소를 물리적인 MAC 주소로 변환하는 데 사용된다. IPv6에서는 이웃 탐색 프로토콜(NDP)이 ARP와 유사한 기능을 제공한다.[1] ARP는 TCP/IP 모델의 링크 계층에 속하며, 로컬 네트워크 세그먼트(링크)에서만 작동하고 다른 네트워크로는 라우팅되지 않는다.[2]ARP는 OSI 모델의 데이터 링크 계층과 네트워크 계층 사이에 위치한다고 언급되기도 하지만, TCP/IP 모델에서 계층 구분은 주요 설계 기준이 아니므로 직접적인 비교는 피하는 것이 좋다.[3]
3. 2. 역 주소 결정 프로토콜 (RARP)
역 주소 결정 프로토콜(RARP)은 주소 결정 프로토콜(ARP)와 반대로, MAC 주소를 기반으로 IP 주소를 알아내는 데 사용된다. 현재는 거의 사용되지 않는다.3. 3. 이웃 탐색 프로토콜 (NDP)
IPv6 환경에서 이웃 탐색 프로토콜(NDP)은 주소 결정 프로토콜(ARP)과 유사한 기능을 제공하며, 주소 변환 외에도 라우터 및 이웃 호스트 탐색 등 다양한 기능을 수행한다.[1]3. 4. 기타 링크 계층 프로토콜
IPv6의 출현으로 링크 계층 수준에서도 최단 경로 우선(OSPF)이 작동하도록 고려되고 있다. OSPF 프로토콜의 IPv4 버전은 인터넷 계층에서 작동하는 것으로 간주되었다.TCP/IP 모델을 검토할 때, 링크 계층에 적합한 또 다른 링크 상태 라우팅 프로토콜로 IS-IS가 존재한다. 그러나 IS-IS는 OSI 참조 스택 내에서 개발된 레이어 2 프로토콜이며, 인터넷 표준은 아니다.
4. IETF 표준
링크 계층과 관련된 주요 IETF 표준 문서는 다음과 같다.
| RFC 번호 | 제목 | 저자 | 발행일 |
|---|---|---|---|
| RFC 893 | 트레일러 캡슐화 | S. 레플러 및 M. 카렐스 | 1984년 4월 |
| RFC 1122 | 인터넷 호스트 요구 사항 -- 통신 계층 | R. 브레이든 (편집자) | 1989년 10월 |
| RFC 1123 | 인터넷 호스트 요구 사항 -- 응용 및 지원 | R. 브레이든 (편집자) | 1989년 10월 |
| RFC 826 | 이더넷 주소 해석 프로토콜 | D. 플러머 | 1982년 11월 |
| RFC 894 | 이더넷 네트워크를 통한 IP 데이터그램 전송 표준 | C. 호르니그 | 1984년 4월 |
| RFC 1042 | IEEE 802 네트워크를 통한 IP 데이터그램 전송 표준 | J. 포스텔 및 J. 레이놀즈 | 1988년 2월 |
| RFC 2740 | IPv6용 OSPF | R. 콜턴 외 | 1999년 12월 |
4. 1. RFC 1122 및 RFC 1123
RFC 1122와 RFC 1123은 인터넷 호스트의 요구사항을 정의하는 문서이다. 이 문서들은 링크 계층의 하드웨어 문제나 물리적 데이터 전송에 대해 논의하지 않으며, 이러한 측면에 대한 표준을 설정하지 않는다. 일반적으로 TCP/IP 모델은 물리적 규격을 고려하지 않고, 링크에서 미디어 수준 프레임을 전달할 수 있는 작동하는 네트워크 인프라를 가정한다.[1][2]일부 교과서 저자들은 물리적 데이터 전송 측면이 링크 계층의 일부라고 해석하지만,[5][6] 다른 저자들은 물리적 데이터 전송 표준이 통신 프로토콜로 간주되지 않으며 TCP/IP 모델의 일부가 아니라고 가정한다.[3][4]
4. 2. RFC 826
RFC 826은 D. 플러머가 1982년 11월에 작성한 문서로, 이더넷 환경에서 ARP의 작동 방식을 정의한다.[4]4. 3. RFC 894
RFC 894는 이더넷 네트워크 상에서 IP 데이터그램 전송 표준을 정의한다.[5] 1984년 4월에 C. 호르니그가 작성하였다.4. 4. RFC 1042
RFC영어 1042는 IEEE 802 네트워크 상에서 IP 데이터그램 전송 표준을 정의한다.[6] 이 문서는 J. 포스텔과 J. 레이놀즈가 1988년 2월에 작성하였다.4. 5. RFC 2740
는 IPv6를 위한 최단 경로 우선(OSPF) 프로토콜을 정의한다.[1] 1999년 12월 R. 콜턴(Coltun) 등이 제안했다.[1]참조
[1]
서적
Computer Networking: A Top-Down Approach
http://www.pearsonhi[...]
2007
[2]
서적
Network Fundamentals: CCNA Exploration Companion Guide
2007
[3]
서적
Internetworking with TCP/IP: Principles, Protocols and Architecture
https://books.google[...]
Pearson Prentice Hall
2005
[4]
서적
"The TCP/IP Guide"
https://books.google[...]
No Starch Press
2005
[5]
서적
Computer Networking: A Top-Down Approach
http://www.pearsonhi[...]
2007
[6]
서적
Network Fundamentals: CCNA Exploration Companion Guide
2007
[7]
서적
Internetworking with TCP/IP: Principles, Protocols and Architecture
https://books.google[...]
Pearson Prentice Hall
2005
[8]
서적
"The TCP/IP Guide"
https://books.google[...]
No Starch Press
2005
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