콜리전 도메인
충돌이 일어나는 영역을 뜻한다.
허브
허브란 중앙이라는 뜻을 가진 영단어이다. 말 그대로 데이터를 모아서 발송해주는 중앙기계를 뜻한다.
포트수에 따라 연결할 수 있는 PC의 수가 정해져있다. 허브는 이더넷 허브, 토크닝 허브등 다양한 종류가 있는데 현재 허브라함은 대부분 이더넷 허브를 말한다.
허브의 기능
서버에서 통신을 받으면, 허브는 그 통신내용을 연결된 모든 PC에 보내게된다. 그 때, PC는 자신의 MAC 주소와 비교를 해보게되고 그 과정에서 자신에게 온 데이터면 받아들이는 과정을 거치게 된다. 하지만 CSMA/CD의 방식의 특성상 한번에 한대의 컴퓨터만이 통신이 가능하다는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 스위치라는 새로운 장비가 도입되었고, 2000년대 들어서는 스위치의 가격이 내려가면서 허브는 사실상 사장된 상태이다.
스위치
콜리전이 지속적으로 발생하면 네트워크 장애가 생기게 된다. 또한 허브와 마찬가지로 모든 PC에 데이터를 뿌리게 되면 이는 비효율적이라 할 수 있다. 이를 해결하기 위해 나온 장비가 바로 스위치이다.
스위치의 원리
앞서 말한 정해진 목적지에만 데이터를 보내기 위해서는 지나가는 트래픽의 목적지를 정확하게 알 수 있어야 한다. 그래서 스위치에서는 자신과 연결된 장비들의 MAC 주소와 그 장비가 연결된 포트를 기억해 뒀다 자신이 아는 MAC 주소로 데이터가 오면 알고있던 포트로 데이터를 전달한다. 그리고 데이터가 들어왔는데 데이터를 보낸 장비의 MAC 주소가 처음 보는 MAC 주소면 연결된 포트와 MAC 주소를 저장해뒀다가 다른 장비가 그 MAC 주소로 데이터를 보내면 알고있던 포트로 데이터를 전달한다. 만약 데이터를 보낸 장비의 MAC 주소는 아는 주소인데 데이터 도착지의 MAC 주소가 처음 보는 MAC 주소면 데이터를 모든 포트로 뿌려버린다. [출처]
브리지
허브 혹은 스위치는 서로 독립적으로 연결되어 있다고 할 수 있고, 이를 연결하기 위해서는 다리역할을 하는 브리지가 필요하다.
브리지는 허브로 만들어진 콜리전 도메인을 반으로 나우고 중간에 다리를 놓는다고볼 수 있다.
Filtering
필터링을 통해 같은 영역에 있는 PC끼리는 브리지를 통과하지 않고도 통신하게 해주고 만약 다른 영역의 피시와 통신하고자 하면 다리를 건너게 해주는 역할을 한다.
브리지 / 스위치의 역할
Learn - 출발지의 맥어드레스를 익힌다
Flooding - 모르는 주소로 들어온 정보는 전부 뿌려버린다
Forwarding - 해당 포트로 건내준다
브리지가 목적지의 맥어드레스를 가지고 있고, 이 목적지가 다른 세그먼트, 즉 다리를 건너야 하는 경우에 발생한다. Flooding과 다르게 해당 포트로만 패킷을 넘겨준다
Filtering - 다른 포트로 가지 못하게 막아둔다
Aging - 나이를 먹는다
시간을 설정하고 (300초) 그 시간동안 정보가 들어오지 않은 MAC 어드레스는 MAC 테이블에서 지워버린다.
브리지 / 스위치의 차이
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스위치는 하드웨어 방식으로 처리하기 때문에, 브리지에 비해서 빠르게 처리된다. 스위치의 경우 처리방법을 미리 칩에 구워서 넣어두는 ASIC방식이다.
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브리지와 다르게 스위치는 다른 속도의 포트를 하나의 장비로 연결 할 수 있다.
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스위치가 브리지대비 더 많은 포트수를 제공한다.
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처리방식의 차이
Cut and Forwarding
- 스위치 혹은 브리지가 들어오는 프레임을 전부 받아들이고 에러검사를 진행하고 문제가 없다면 이를 처리하는 방식이다. 에러발생시 재전송을 요구하기에 오류 복구에 매우 뛰어나다.
Cut Through
첫 48 비트만 보고 바로 전송을 시작한다. 에러에 취약하지만 속도가 빠르다.
Fragment Free
두 방식을 결합하여 사용한다. 48비트가 아닌 512비트까지 검사한 후 보낸다.
Looping
CSMA/CD의 특성상 회선이 조용해져야 데이터 전송이 가능한데 회선에서 프레임이 게속 돌고있는 상태를 말한다.
스위치를 두개를 병렬로 연결하는경우에 발생한다.
이러한 루핑을 막아주는 알고리즘이 Spanning Tree Algorithm이다.
Fault Tolerant / Load Balancing
폴트 톨러런스 - 문제에 미리 대비해 장비를 구비해두는것을 말한다
로드 밸런싱 - 로드를 분산하는것이다. 회선을 여러개로 나눠서 다회선을 사용하게 하여, 속도향상효과를 받는것이다.
SPT로 루핑막기
앞서 말한것처럼 스위치가 여러게 붙어있으면 Flooding을 무한반복하는 루프에 빠진다. 이를 방지하기 위해 한쪽 회선을 대기상태로 만들어두는 SPT가 필요하다. 이렇게 한쪽 회선을 대기상태로 해두면 평소에는 1회선으로 통신하다가, 문제가 발생하면 1분정도의 시간이 소요된 후 다른 회선을 살려서 문제없이 네트워크가 작동하게 해준다
하지만 일분이 너무 길다고 느낄수도 있어서 다른 방식들이 도입되었다.
Ether - Channel
여러개의 회선을 하나의 링크처럼 인식하게 해주는 기술이다. 이런 기술을 이용한다면 링크 하나가 죽더라도 바로바로 살려낼 수 있다.
라우팅과 스위칭
스위치는 라우터보다 싸고, 빠르고, 구성이 쉽다
하지만 스위치만 사용하는것은 다음과 같은 문제가 있다
- Broadcasting
누군가가 컴퓨터를 한번 껏다가 키게되면 ARP가 지속적으로 발생해서 아무도 컴퓨터를 사용할 수 없게 된다
따라서 라우터는 브로드캐스팅 영역을 나눠주는 역할을 한다. 이때 구성 노드의 수는 권장량이 정해져있다.
이 밖에도 라우터는 로드분배, QoS 기능 역시 지원한다.
