OSI 7계층 중 데이터 링크 계층(Data Link Layer) 완벽 이해하기

OSI 7계층 중 데이터 링크 계층 알고 계신가요? 데이터 링크 계층(Data Link Layer)은 바로 이러한 역할을 수행하는 중요한 계층입니다. 이번 글에서는 데이터 링크 계층의 개념, 주요 기능, 대표적인 프로토콜, 그리고 실생활 적용 사례를 심층적으로 다뤄보겠습니다.

Table of Contents

데이터 링크 계층(Data Link Layer)이란?

데이터 링크 계층은 OSI 7계층 모델에서 2번째 계층에 해당하며, 네트워크 계층(Network Layer)과 물리 계층(Physical Layer) 사이에서 작동합니다. 이 계층의 핵심 역할은 물리적인 네트워크를 통해 데이터 프레임(Frame)을 신뢰성 있게 전송하는 것입니다.

즉, 데이터 링크 계층은 오류 감지, 데이터 흐름 제어, 매체 접근 제어(MAC) 기능을 수행하여 네트워크 장치 간의 원활한 통신을 지원합니다.

데이터 링크 계층의 주요 기능

프레임화 (Framing)

네트워크에서 데이터를 전송할 때 일정한 크기의 블록(프레임)으로 나누어 전달
데이터가 손실되지 않고 올바르게 전송될 수 있도록 구조화

오류 감지 및 수정 (Error Detection & Correction)

데이터 전송 중 발생하는 오류를 감지하고 수정하는 기능
대표적인 오류 감지 기법: 패리티 비트(Parity Bit), CRC(Cyclic Redundancy Check)

흐름 제어 (Flow Control)

송신자가 데이터를 너무 빠르게 보내지 않도록 수신자의 처리 속도에 맞춰 조정
대표적인 방법: 슬라이딩 윈도우(Sliding Window), 정지-대기(Stop-and-Wait) 방식

매체 접근 제어 (MAC, Media Access Control)

여러 장치가 동일한 네트워크를 사용할 때 충돌을 방지하고 데이터를 효율적으로 전달
대표적인 방법: CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)

주소 지정 (Addressing)

네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 할당된 MAC 주소(물리 주소)를 사용하여 장치를 식별하고 통신 수행

데이터 링크 계층의 대표적인 프로토콜

Ethernet (이더넷)

유선 LAN(Local Area Network)에서 가장 널리 사용되는 프로토콜
데이터 프레임을 MAC 주소를 이용해 전달

Wi-Fi (IEEE 802.11)

무선 네트워크에서 데이터 링크 계층을 담당하는 프로토콜
CSMA/CA를 사용하여 데이터 충돌 방지

PPP (Point-to-Point Protocol)

두 개의 네트워크 장치를 직접 연결하여 데이터 전송을 수행하는 프로토콜
예: 인터넷 연결을 위한 DSL, 광케이블 연결 등에서 사용

HDLC (High-Level Data Link Control)

점대점(Point-to-Point) 또는 다중접속(Multipoint) 네트워크에서 데이터 프레임을 제어하는 프로토콜
신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 오류 검출 및 흐름 제어 기능 포함

VLAN (Virtual LAN)

동일한 네트워크 내에서도 가상의 네트워크를 분할하여 보안성과 효율성을 높이는 기술
스위치 기반 네트워크에서 MAC 주소를 이용하여 트래픽을 분리

데이터 링크 계층과 다른 계층과의 관계

데이터 링크 계층은 OSI 모델의 다른 계층과 협력하여 작동합니다.

네트워크 계층(Network Layer): IP 주소를 기반으로 데이터를 라우팅하며, 데이터 링크 계층이 패킷을 올바르게 전달하도록 지원
물리 계층(Physical Layer): 데이터를 신호로 변환하여 네트워크 매체(유선, 무선)를 통해 실제 전송 수행

즉, 데이터 링크 계층은 네트워크 계층에서 받은 패킷을 프레임으로 변환하고, 물리 계층을 통해 이를 전달하는 역할을 합니다.

실생활 속 데이터 링크 계층의 예시

유선 인터넷 연결 (이더넷 사용)
- 가정이나 사무실에서 LAN 케이블을 통해 인터넷에 연결될 때 데이터 링크 계층이 MAC 주소를 이용하여 데이터 프레임을 전달
Wi-Fi 네트워크 (IEEE 802.11 활용)
- 무선 공유기를 통해 인터넷을 사용할 때 CSMA/CA 기법을 적용하여 신호 충돌을 방지하고 원활한 데이터 전송을 수행
네트워크 스위치 사용 (VLAN 구성)
- 기업 네트워크에서 부서별 VLAN을 설정하여 보안성을 강화하고 트래픽을 효율적으로 분배
모뎀과 라우터 간 PPP 연결
- 인터넷 서비스 제공업체(ISP)와 사용자의 라우터 간의 PPP 프로토콜을 이용한 안정적인 데이터 전송