Network 2 (네트워크장치)

다원·2023년 2월 14일
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Network

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2/23

Ethernet

네트워크 아키텍처,
IEEE 802 프로젝트 중
802.3 CSMA/CD
802.4 Token Bus
802.5 Token Ring
802.11 무슨 WLAN

Ethernet Cable

10BASE2나 100BaseTX
10,100은네트워크의 속도
Base: Baseband, 한 주파수로 신호를 전송
(BroadBand: 여러 주파수로 신호를 전송)
2: 전송거리나 물리적 매체의 종류를 나타냄
전송은 반이중 방식이 기본으로 적용, 네트워크 카드와 스위치 장치들이 전이중을 지원하면 이론적으로 두 배의 전송속도를 가지게 됨
bps: bits per second, 전송량의 단위

  • Baseband: Lan, 디지털, 단거리, 양방향 통신, 데이터 저송, 단일채널, TDM방식(시분할)
  • Broadband: Wan, 아날로그, 장거리, 단뱡향 통신, 데이터-음성-영상 전송, 다중 채널, FDM(주파수분할) 방식

CSMA/CD

이더넷은 네트워크 초기에 데이터를 전달하기 위해서 허브 장치에 노드들을 물려 놓고 이들 간에 통신에 CSMA/CD 기법 사용
이더넷의 모든 노드들을 허브라는 무리적 매체에 직접 부착하여 다중접근 가능하게 한 기법
어느 한 노드가 다른 노드에게 데이터를 보낼 때 다른 모든 노드들도 그 데이터를 볼 수 있음
한 순간에 한 노드만 데이터를 전송할 수 있기 때무네 다른 노드들과 늘 경쟁(경쟁기반)

동시에 여러 노드가 데이터를 전송할 경우 네트워크 내에 충돌이 일어나 데이터가 손상될 수 있고 네트워크를 신뢰할 수가 없음 > 전송감지

전송감지

각 노드는 데이터를 전송하기 전 다른 노드가 데이터를 전송하고 있는지 감지한 후
다른 노드가 전송 중일 경우 임의의 시간 (random amount of time) 기달 뒤
전송 중인 노드가 없을 때 자신의 데이터를 보냄

충돌감지 (Collision Detection )

충돌을 감지한 노드는 확장 잼 시그널을 보내서 모든 노드들에게 전송을 중단

충돌영역

허브: 연결된 네트워크에서 노드 간의 충돌을 피할 수 없는 일
스위치: 포트 별로 충돌영역을 가지고 CSMA/CD가 적용되지 않음

UTP/STP

우선 이더넷과 토큰링에서 자주 보는 UTP/STP
종류에 따라서 쌍으로 두줄과 네줄
STP는 성능이 좋으나, 가격이 높아 토큰링에서 주로 사용되고, 대부분 이더넷에서는 UTP 사용

케이블 시리즈: CAT(CATegory)로 분류
CAT1:전화선, CAT3:10BaseT,CAT4:토큰링, CAT5:패스트 이더넷용, 기가비트 이더넷에서도 사용

  • 전화선 연결 잭 : RJ-11(2선)
  • CAT3 CAT5: 이더넷 연결 잭 RJ-45 Wall-outlet에 연결

장치 연결 방식

장치 연결에 따라서 straight-through 와 cross-over
동기종 (homo-device) 같은 Layer 장치, 이기종(hetero-device) 방식

Coaxial Fiber-optic

동축케이블은 케이블 TV, 브로드 배늗, thin 10Base2 thick 10Base5에서 사용되는 동축케이블은 RG(Resistered)로 분류
어느 속도엔 어느케이블이라는 것이 고정된 값은 아님

광케이블

데이터 전송 매체로 유선은 STP/UTP, 동축 케이블, 광케이블
광케이블은: 광선으로 데이터 전송 점차 무선 네트워크가 활성되고 있으나, 빠르고 잡음 등이 없는 광 케이블에 대한 수요 가증가
광으로 데이터를 전송하므로 EMI (전자기장간섭), RMI(방자기장간섭) 없고, 전기 신호도 없으므로 ESD(정전기)도 없어 보안에 탁월
ST/MT 두 종류로 분류

ARP 프로토콜

Local LAN 에서 주위 호스트를 찾을 때는 브로드캐스트를 사용
노드를 찾기 위해 모든 로컬 노드들에게 브로드캐스트를 뿌리고 나머지 모든 노드들은 해당 패킷에 대한 응답 x 해당 노드는 유니캐스트로 응답
노드들은 IP주소를 MAC주소로 전환해서 사용, 전환에 사용되는 프로토콜이 ARP
대부분 로컬 LAN에서는 물리적으로 스위치 장비에 연결되어 있음
스위치는 L2 DataLink 층 장비이기 때문에 오직 MAC주소만 볼 수 있음

리피터

주로 로컬 LAN 에서 사용되는데 물리층에서 작동하므로, 전송되는 프레임의 개수가 줄어들지 않아 충돌 도메인이나 브로드캐스트 도메인 크기가 리피터가 없을 때와 마찬가지로 그래도,
단순히 LAN에서 케이블의 연장으로 사용, 데이터가는 멀리갈수록, 감쇠될 수 있기 때문에 이를 연장하기 위해 사용
연장으로 사용하지면서 전송 지연이 발생할 수 있음

앰플리파이어(Amplifier) : WAN에서 아날로그 시그널을 증폭 뿐만 아니라 잡음도 증폭시키기 때문에 네트워크에서는 별로 사용되지 않음

허브(Hub)

이더넷 허브는 앞에서 본 것처럼 신호를 증폭해서 거리를 연결해주는 리피터를 여러개 묶어 놓은 멀티 포트 리피터로 보는 것이 적절
단순 연결만을 제공하는 단순 허브
허브에 효율적 사용으로 인텔리전트 허브 일종의 비릿지와 같은 기능
허브에 스위치 기능을 추가하여 사용하기도 함 스위칭 허브
여러겹으로 묶는 스태커블 허브
입력된 신호를 연결된 포트 수로 나눠서 각 포트에 전송
보통 포트는 4~수십개를 갖고 있고
하나의 도메인을 사용하고 각 층의 각 부서는 스위치로 연결한 뒤 한 층을 각 인텔리전트 허브로 묶어서 연결하는 설계 가능

스위치는 포트의 수와 관계없이 입력된 신호를 각 포트에게 동일하게 입력된 신호를 전달, 스위치는 포트별로 콜리전 도메인
허브는 입력된 신호를 포트의 수 만큼 나누어 입력 받음

브릿지

스위치처럼 데이터 링크층에서 작동하는 장치로, 서로 다른 local을 연결해주고(LAN1과 LAN2를 이어주는 장치), 브로드캐스트를 함께 공유하므로 라우터와는 다름

서로 다른 로컬의 MAC주소를 CAM메모리에 브리징 테이블(브리지 테이블이 생성되거나, 변경되는데 걸리는 시간을 컨버전스)로 가지고 있다가
동일 세그먼트에 속한 프레임은 브리지 장치를 건너지 못하게 함
다른 세그먼트로 이동할 프레임만 통과 시키므로 충돌 도메인 반으로 줄임(필터링)

주소 정보는 노드이 존재 여부를 확인하는 시그널을 일정시간동안 보내서 응답이 지나면 테이블에서 주소 정보가 빠지게됨 (aging)

브로드캐스트 도메인 하나, 노드는 다른 노드와 연결선 상에 브리지가 있는 것을 알수 없는데, 이 것을 네트워크나 프로그래밍에서는 투명하다고 함

이더넷과 토큰링과 같이 이기종의 토폴로지를 연결할 수 있는 BPDU로 통신

Switch

하드웨어 기반으로 작동, 포트가 회선 속도 만큼 빠르게 처리
ASICs 모듈 필요, 대역폭이 다른 LAN 끼리 묶을 수 있으며,
브리지보다 포트 밀도가 높음
데이터 전송시 cut-through 와 store-and-forward 스위칭 모드 지원하며 망분리를 위한 VLAN 지원, 통신시 FUll-duplex 가능
동기종 토폴로지만 연결, 충돌 영역 분할

스위치의 상태를 표시하는 모드

  • stat mode : 링크 상태 식별, 포트 링크가 활성화 된 상태인데 녹색이면 포트가 동작, 주황색이면 링크 연력의 문제 , 빨간색일 경우 동작X
  • utl mode: 대역폭의 상태 식별, UTL LED 켜져있으면
  • FDUP mode: 전이중 반이중 구별

스위치가 데이터를 처리하는 방법

  • 스토어 앤 포워드 : 전체 프레임을 모두 받아서 버퍼에 임시 저장한 뒤 CRC 에러 체크를 수행해서 이상이 없을 때 포우드 시키고 이상이 있거나, 프레임 크기가 64바이트 이하
  • 컷 쓰루 : 프레임 헤더에 목적지 주소만 보고 즉시 전송, 지연이 거의 없기 때문에 불량 프레임도 포워드 할 위험이 있따는 점과 필터링을 걸수 없음
  • 프래그먼트 프리 : 스위치 방식 수정 컷 쓰루라고 불림
    처음 64 바이트에서 오류가 발생하지 않을 경우 모든 전송
  • 하이브리드: 컷 쓰루 방식으로 사용하다가 미러 정해놓은 엘 한계치를 넘으면 자동으로 스토어 앤 포워드 방식으로 전환했다가 한계치를 닿으며 다시 컷 쓰루로 돌아가는 기법

스위치 종류

L2: MAC 주소로 노드를 자동 인식해서 자신의 포트에 붙어잇는 노드들의 MAC 주소를 저장한 스위칭 테이블을 보유, 기본적은 스위치로 Dummy Switch로 불림
L3: 경계 라우터가 이웃한 라우터끼리 라우팅 정보를 공유하듯이 이웃한 L2 스위치와 통신하면서 정보를 축적해서 매우 넓은 범위까지 처리할 수 있는데, 네트워크 카드의 promisc 모드 처럼 오가는 패킷을 모두 관찰하여, 포트와 노드에 충분한 정보를 얻음, IP기반 전송이 가능
L4: 여러대의 서버에 똑같은 컨테츠를 보내는 서버, 부하체크해서 가장 여유있는 인터페이스로 패킷을 보내는 트래픽 통제 기능, 서버 별 컨텐츠를 다르게 할 경우 정책을 세워서 해당 서비스에 대한 요청이오면 정책대로 전체 부하를 분산시키는 방식을 사용
L6: 멀티미디어를 빠르게 스트리밍 해주는 스위치
L7: 스위치에는 보안이 대푝 강화된 스위치, 보안 설정이나 방화벽 등을 추가 가능 DHCP, DNS서버능 추가도 가능

스위치, 데이터 링크 층

MAC주소로 동작하지만, 관리 목적상 IP주소를 줄수 있음
라우터처럼 각 인터페이스에 IP주소를 모두 할당하지 않고 Default VLAN 1 한 곳에만 IP주소를 주면 됨, 라우터는 모든 포트에 IP주소를 주어야함

스위치 프롬포트

부팅시 나오는 화면을 ROMMON/BootStrap : 설정 모드
switch >: 사용자 모드 enable 입력시
switch# : 관리자 모드 -> 설정 등을 확인하는 곳 (그 외의 위치에서는 do show 명령어로 설정확인) config terminal 입력
switch(config)$ : 글로벌 모드 innterface(int) fa0/0 입력
switch(config-if)#: 로컬 모드
각 단계에서 벗어나고자 할 경우 exit, 한 번에 벗어나 관리자 모드로 이동할 경우 end
어느 모드에서 명령어를 본다면 sh ? sh 뒤에 붙을 수 있는 명령어
어느 명령어 다음에 이어질 명령어를 본다면 sh? (sh로 시작되는 명령어들이 보임)
기존의 설정 값을 적용하지 않을 경우 no '설정값 명령어'
show:sh, config:conf, terminal:t로 줄여서 라우터/스위치 인식할 수 있는 부분까지 작성,

설정모드

라우터/스위치의 정보를 알 수 있음
IOS (tm) PT3000~ 운영체제
PT1001 Processor ~ CPU 정보
60416K/5120K bytes : DRAM
4Fast Ethernet ~ :4개의 내부용 fast Ehterent
2 Low -speed serial(sync/async): 2개의 외부용 serial 인터페이서
32K bytes of non-volatile: ~ 비휘발성 메모리 (구성파일 저장)
63488k bytes of ATA CompactFlash : 플래시 메모리 (하드디스크)

  • Flash memory 하드디스크 역할을 해서 운영체제를 저장
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