[네트워크] 데이터 링크 계층의 하위 계층 MAC vs LLC

컴퓨터 네트워크에서 데이터가 신뢰성 있게 전달되기 위해,

OSI 7계층 모델은 계층별로 명확한 역할을 부여합니다.

 

그중 데이터 링크 계층은 네트워크에서 안정적으로 데이터를 전송하는 데 핵심적인 역할을 합니다.

이 계층은 물리 계층에서 전달된 데이터를 상위 계층으로 올리고,

데이터 프레임의 전송, 오류 제어, 흐름 제어와 같은 중요한 작업을 담당합니다.

 

데이터 링크 계층은 다시 MAC 계층과 LLC 계층이라는 하위 계층으로 나뉩니다.

이 두 계층은 서로 협력하여 네트워크 데이터가 올바른 목적지에 정확히 도달하도록 만듭니다.

이 글에서는 MAC 계층과 LLC 계층의 역할과 주요 기능, 그리고 차이점을 비교하며 자세히 알아보겠습니다.

 

 

1. MAC 계층 (Media Access Control)

MAC 계층은 네트워크의 물리적 매체에 접근을 제어하는 역할을 합니다.

네트워크에서 장치 간 충돌을 방지하고 데이터를 효율적으로 전달할 수 있도록 관리합니다.

 

1) MAC 계층의 주요 역할

(1) 주소 지정

MAC 주소를 사용하여 데이터 프레임의 송신자와 수신자를 구분할 수 있습니다.

 

(2) 매체 접근 제어

네트워크 매체를 사용하는 방식을 제어하여 충돌을 방지합니다.

Ethernet에서는 CSMA/CD, Wi-Fi에서는 CSMA/CA 방식을 사용합니다.

 

(3) 프레임 전송 및 충돌 처리

데이터를 프레임 형태로 변환하여 전송하고, 충돌이 발생하면 이를 해결합니다.

 

2) MAC 계층의 매체 접근 방식

(1) CSMA/CD (Collision Detection)

이더넷에서 매체 접근을 제어하는 방식으로

충돌이 발생한 후 이를 감지하고 해결한다는 특징이 있습니다.

1. 데이터 전송 전에 네트워크 매체를 감지합니다.
2. 데이터 전송 중 충돌이 발생하면 전송을 중단하고 일정 시간 대기 후 재전송합니다.

(2) CSMA/CA (Collision Avoidance)

무선 네트워크(Wi-Fi)에서 충돌을 방지하기 위한 방식으로

충돌을 완전히 방지하지는 못하지만, 충돌 가능성을 줄일 수 있습니다.

1. 데이터 전송 전에 채널이 비어 있는지 확인합니다.
2. 채널이 비어 있으면 데이터를 전송합니다.
3. 채널이 사용 중이면 일정 시간 대기 후 다시 확인합니다.

(3) IEEE 802.5 (Token Ring)

토큰링 네트워크에서 데이터 프레임 전송 방식을 제어하는 방식으로

데이터 전송 권한을 가진 "토큰"이 순환하며 장치 간의 전송을 관리합니다.

토큰 유실 및 복구 메커니즘을 포함하는 방식입니다.

 

2. LLC 계층 (Logical Link Control)

LLC 계층은 데이터 링크 계층과 네트워크 계층 간의 인터페이스 역할을 합니다.

데이터의 흐름을 제어하고, 오류를 감지하고 수정하며,

동일 네트워크에서 여러 프로토콜 간의 구분을 제공합니다.

 

1) LLC 계층의 주요 역할

(1) 서비스 제공

연결 지향 서비스(Connection-oriented) 및 비연결형 서비스(Connectionless)를 제공합니다.

 

(2) 프레임 다중화

네트워크 상의 다양한 프로토콜(IP, ARP 등)을 구분하여 처리합니다.

 

(3) 오류 제어

데이터 전송 중 발생한 비트 손상, 데이터 유실 등을 감지하고 복구합니다.

 

(4) 흐름 제어

송신자와 수신자의 데이터 처리 속도 차이를 조정하여 데이터 손실을 방지합니다.

 

 

2) LLC 계층의 메커니즘

(1) 오류 제어

오류 제어란, 데이터 전송 중 발생할 수 있는 비트 오류, 프레임 손실, 중복 등의 문제를 감지하고

데이터를 신뢰성 있게 전달하기 위한 메커니즘입니다.

크게 오류 검출과 오류 복구로 나눌 수 있습니다.

 

오류 검출은 데이터 전송 중 손상된 비트를 탐지하는 메커니즘입니다.

CRC(Cyclic Redundancy Check)는 데이터 손상 여부를 확인하는 방식이고

패리티 비트는 추가 비트를 삽입해 데이터가 올바르게 전송되었는지 확인합니다.

 

오류 복구는 데이터를 재전송하여 복구하는 메커니즘입니다.

ACK/NACK는 수신자가 데이터를 정상 수신했는지 송신자에게 알려주는 방식이고

타임아웃 및 재전송은 일정 시간 내 응답이 없으면 데이터를 재전송하는 방식입니다.

2) 흐름 제어

흐름 제어는 송신자와 수신자의 데이터 처리 속도 차이를 조율해 데이터 손실을 방지합니다.

정지-대기 프로토콜은 송신자가 하나의 프레임을 전송한 후, 수신자의 ACK를 받을 때까지 대기하는 방식이고

슬라이딩 윈도우 프로토콜은 한 번에 여러 프레임을 전송하게 허용하여 윈도우 크기만큼 프레임을 전송하고 대기합니다.

 

3. MAC 계층과 LLC 계층 비교

위에서 알아본 두 계층의 공통점과 차이점을 정리해보았습니다.

 

1) 공통점

(1) 데이터 링크 계층의 하위 계층입니다.

(2) 데이터 프레임 전송을 담당합니다.

(3) 네트워크의 신뢰성을 높이기 위해 협력합니다.

2) 차이점

구분	MAC	LLC
역할	물리적 네트워크 매체에 대한 접근 제어	데이터 링크 계층 - 상위 계층 간 인터페이스 제공
주요 기능	매체 접근, 충돌 처리, MAC 주소 지정	다중화, 흐름 제어, 오류 제어
관련 프로토콜	이더넷, Wi-fi	IEEE 802.2
처리 수준	하드웨어와 가까운 저수준 제어	소프트웨어 기반의 논리적, 고수준 제어

 

결론

데이터 링크 계층은 네트워크에서 데이터 전송의 신뢰성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.

MAC 계층은 물리적 매체 접근 제어와 충돌 방지에 초점을 맞추고,

LLC 계층은 오류 제어와 데이터 흐름 관리를 담당하며 상위 계층과의 인터페이스를 제공합니다.

두 계층의 협력으로 데이터를 네트워크에서 목적지까지 정확히 전달할 수 있습니다.