1. Connecting Devices
- Connecting Devices : 연결 장치를 통해 호스트와 호스트, 호스트와 네트워크, 네트워크와 네트워크를 연결하여 네트워크 및 인터넷을 구축할 수 있다. 주요 연결 장치는 Hub, Link-Layer Switch, Router, 총 3가지가 대표적이다.
1-1. Hub
-
Hub : 허브는 물리 계층에서만 동작하는 장치이다. 네트워크 내에서 정보 전달 신호는 일정 거리 이상을 넘어가면 신호 감쇄로 인해 데이터 변형이 발생할 수 있다.
-
허브는 리피터 기능을 내장하고 있기 때문에 다음과 같은 기능을 제공한다.
-
Regeneration (신호 재생성) : 약해지거나 왜곡된 신호를 받아서 원래의 비트 패턴을 복원하여 재생성한다.
-
Retiming (신호 재타이밍) : 신호의 타이밍을 보정하여 원래의 비트 타이밍을 유지한다.
-
-
허브의 단점
-
데이터 충돌이 발생할 수 있다.
-
데이터를 보내지 않아도 되는 부분까지 데이터를 보내는 비효율성이 발생한다. 즉, 위 이미지에서 Discarded되는 부분에 해당.
-
-
1-2. Link-Layer Switch
-
Link-Layer Switch : 링크 계층 스위치는 물리 계층과 데이터 링크 계층에서 동작한다.
-
물리 계층 스위치 : 수신된 신호를 재생성하여 신호 감쇄를 방지한다.
-
데이터 링크 계층 스위치 (Learning Switch) : 프레임에 포함된 MAC주소를 확인하고, 해당 MAC주소 기반으로 프레임을 적절한 포트로 전달한다.
-
따라서 링크 계층 스위치는 데이터 전송이 필요한 링크에만 데이터를 전송하므로, 필요 없는 부분까지 데이터를 보내는 비효율성을 방지한다.
-
-
Looping Problem in a Learning Switch : 학습 스위치는 MAC 주소 기반으로 포트를 학습하여 올바른 포트에 각 데이터 프레임을 분배한다. 여러개의 스위치와 네트워크가 연결되는 과정에서 만약 루프 구조를 형성하게 된다면, 루핑 문제가 발생할 수 있다.
-
스위치가 MAC 주소 테이블을 학습하고 각 포트에 프레임을 배분하는 과정에서 루프 구조로 인해 프레임이 루프를 돌며 반복적으로 전송된다.
-
이로 인해 프레임이 무한히 증식되어 결국에는 네트워크 전체가 마비될 수 있다.
-
-
Spanning Tree Protocol (STP) : 루핑 문제를 해결하기 위해 논리적 루프를 제거하는 방법이다. 즉, 네트워크에서 Tree 구조를 구성하여 네트워크의 루프를 방지한다.
-
동작 방식
1). STP는 네트워크 내의 모든 스위치에 대해 우선순위를 결정한다. 이때, 우선 순위가 가장 높은 스위치가 루트 스위치가 된다.
2). 각 스위치에서 루트 스위치까지의 최단 경로를 갖도록 하는 포트를 루트 포트로 선택한다.
3). 프레임을 전달할 수 있는 지정 포트와 루프를 방지하기 위한 차단 포트를 설정한다.
-
최단 경로 찾기 : 루트 스위치까지 도달하는 데 필요한 경로 비용이 가장 낮은 포트가 최단 경로를 갖는다고 볼 수 있다. 즉, 루트 스위치까지 이동하는 데 드는 모든 비용의 총 합이 가장 낮은 포트가 루트 포트이다.
-
각 포트의 역할
-
Root Port (루트 포트) : 루트 스위치로 향하는 최단 경로 포트. 항상 전달 상태로 유지된다.
-
Designated Port (지정 포트) : 프레임을 전달하기 위한 포트이다. 이또한 항상 전달 상태를 유지한다.
-
Blocking Port (차단 포트) : 루프를 방지하기 위해 차단된 포트. 프레임을 전달 할 수 없는 포트이다.
-
-
2. Virtual LAN
-
Virtual LAN (가상 LAN) : 물리적 배선이 아닌 소프트웨어 구성을 통해 구현되는 로컬 영역 네트워크(LAN)이다. 이를 통해 두 개의 다른 물리적 LAN에 속한 두 개의 스위치 간에 가상 LAN을 만들 수 있다.
스테이션이 물리적으로 어디에 위치하는지와 관계 없이 VLAN에 속할 수 있다. 즉, 각 스테이션은 VLAN 구성에 의해 논리적으로 그룹화된다.
-
Backbone Switch : 네트워크에 중심에 있는 스위치로, 모든 데이터는 통신 과정에서 백본 스위치를 거쳐가므로 높은 성능과 대역폭을 제공한다. 즉, 백본 스위치를 중심으로 여러 스위치가 연결되고, 이 스위치에 여러 장치(LAN)들이 연결되며 네트워크를 이룬다.
- VLAN with Backbone Switch : 백본 스위치는 VLAN 트래픽들을 라우팅하여 서로 다른 VLAN 간 통신을 가능하게 한다.
-
VLAN Membership : VLAN을 그룹화하는 데 사용되는 특성은 여러가지가 있다.
-
Interface Number (인터페이스 번호) : 스위치 포트 번호를 기준으로 VLAN 멤버십 결정
-
MAC 주소 : 스테이션의 MAC 주소를 기준으로 VLAN 멤버십 결정
-
IP 주소 : 스테이션의 IP 주소를 기준으로 VLAN 멤버십을 결정
-
IP 멀티캐스트 주소 : 스테이션의 IP 멀티캐스트 주소를 기준으로 VLAN 멤버십을 결정
-
Combination (혼합) : 위의 두 개 이상의 기준을 조합하여 VLAN 멤버십 결정
-
-
포트 기반 VLAN의 특징
-
Traffic Isolation (트래픽 격리) : 서로 다른 VLAN간 트래픽은 격리된다.
-
Dynamic Membership (동적 멤버십) : 포트가 동적으로 VLAN에 할당될 수 있다.
-
VLAN간 트래픽 전달 : 서로 다른 VLAN간 트래픽은 라우터를 통해서만 전달 될 수 있다.
-
