[NT 12장] MAC 계층과 IEEE 802 시리즈

LAN 환경은 근거리에 분포된 호스트를 연결하므로 네트워크 전송 효율이 전송 매체뿐만 아니라 연결 방식이나 전송 방법에도 큰 영향을 받는다. 따라서 LAN 환경에서 데이터링크 계층을 LLC 계층과 MAC 계층으로 나누어 처리한다. 상위에 LLC 계층이 있고 하위에 MAC 계층이 존재한다.

LLC 계층은 데이터링크 계층의 기본 기능을 수행한다. WAN 환경의 데이터링크 계층과 거의 유사한 역할을 한다고 할 수 있다. LAN 특성에 따라 부분적인 차이를 나타낼 수 있다.

MAC 계층은 물리적 선로의 특징과 매체간의 연결방식에 따른 제어에 대한 역할을 담당한다. WAN 환경에서는 없고 LAN 환경에서 추가된 것으로 알 수 있다. 예시로는 이더넷, 토큰 링, 토큰 버스가 있을 수 있다. 

IEEE 802 시리즈는 IEEE에서 LAN 표준안 연구결과의 발표이다. 802.1에서는 관련 표준안 전체 소개와 인터페이스 프리미티브의 정의에 대해 설명하고 802.2는 LLC 프로토콜의 정의 802.3에서는 이더넷으로 알려진 CSMA/CD 방식에 대한 설명으로 구성되어 있다. 802.4는 토큰 버스 방식, 802.5는 토큰 링 방식 관한 내용을 규정한다.

MAC 계층에서 다중 접근 채널 방식을 이용하여 공유 매체에 프레임을 전송하는 방식에서는 데이터 출동 가능성이 항상 존재한다. 하나의 호스트가 데이터를 전송하고 있는 도중에 다른 호스트에서 데이터를 전송하면 데이터가 충돌하여 깨지는 현상이 발생한다. 충돌 문제를 해결하는 방법으로는 충돌하는 현상을 허용한 후 문제를 해결하는 방법과 원천적으로 차단하는 방식이 존재한다.

이더넷으로 알려진 CSMA/CD는 충돌을 허용하는 방식을 취한다. 이더넷은 공유 버스를 이용해 호스트를 연결하는 방식으로 컴퓨터 네트워크에게 가장 많이 사용되는 형태이다. 충돌 허용 방식에서는 충돌로 깨진 프레임을 복구하는 작업이 필요하기 때문에 프레임을 송신한 호스트에서 충돌을 감지하는 기능이 반드시 필요하다. 충돌이 감지되면 송신 호스트는 데이터를 재전송을 통해 오류를 복구 한다. 공유 매체의 길이가 길어질수록 프레임의 전송 지연이 증가하여 충돌이 발생할 가능성도 높아진다.

충돌에 대한 회피하는 방식도 있는데 타임 슬롯을 배정하는 방법이다. 각 송신 호스트에 서로 다른 전송 시간대를 지정하여 공유 버스를 통해 보내는 프레임의 충돌을 없애는 방식이다.

토큰 버스와 토큰 링은 토큰을 이용해서 충돌을 제어하는 방식을 취한다.

토큰 버스는 물리적으로는 버스 구조이나 논리적으로는 링 구조를 가지는 형태이다. 토큰이라는 제어 프레임을 사용하여 호스트에 토큰을 넘기는 형태로 데이터를 전송할 수 있는 권한을 주어주게 된다. 그래서 토큰을 가지고 있는 호스트만 데이터를 전송할 수 있다. 데이터를 전송하는 방식은 버스 구조이지만 토큰을 넘기는 과정은 링 구조라고 할 수 있다.

토큰 링은 순환 구조의 전송매체를 가지는 링 구조 형태이다. 대기 모드와 전송 모드로 구분되는데 대기 모드의 경우 네트워크의 동작에 영향을 주지 않고 유지하는 역할만을 수행한다. 전송 모드가 되면 호스트가 토큰을 획득해 프레임을 전송할 수 있는 권한을 보유하고 있는 것을 의미한다. 이 때 호스트는 전송하고자 하는 프레임을 출력단으로 통해 링으로 보낼 수 있다.