1강 계층별 장비와 케이블
계층 별 장비 종류
계층 별로 나눠져 있는 네트워크 장비
1) Physical Layer (물리계층) - Repeater(리피터), Hub
2) Date Link Layer (데이터 링크 계층) - Switch, Bridge
3) Network Layer (네트워크 계층) - Router(라우터), L3 Switch
물리계층
리피터
- 단순하게 전기신호 증폭을 담당
- Cable 전송으로 약화된 신호를 초기화, 증폭, 재전송 기능을 수행
- 리피터는 상위 계층에서 사용하는 MAC주소나 IP주소를 이해하지 못함
- 케이블 내 구리선이 존재 -> 전기신호가 가다가 줄어듦
- 요즘에는 거의 사용 안하고, 허브, 스위치, 브릿지에서도 증폭 기능 有
허브
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리피터와 마찬가지로 전기적 신호 증폭
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LAN 전송거리를 연장시키고 여러 대의 장비를 LAN에 접속할 수 있도록 함(멀티 포트 리피터)
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가까운 네트워크 대역 (여기서는 물리적으로만 연결) (2계층 아님 = MAC주소 모름)
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포트가 여러 개
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무조건 모두에게 전달 (플러딩)
※ 플러딩 : 정적 알고리즘, 어떤 노드에서 온 하나의 패킷을 라우터에 접속한 모든 노드로 전달
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충돌이 많이 발생하여 하나의 허브에 많은 장비를 연결할 수 있음
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허브에 연결된 장비들은 하나의 Collision domain(충돌 영역) 안에 있음
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장비가 좋지는 않음(네트워크 느리고 충돌 발생)
데이터 링크 계층
허브, 브릿지, 스위치 모두 같은 네트워크 대역을 연결하지만, Collision domain(충돌 영역)에 차이가 있음
브릿지 & 스위치는 MAC 주소와 해당 장비의 포트번호가 기록된 MAC 주소 table을 활용하여 목적지에게만 Frame을 전송
브릿지
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Ethernet 장비를 물리적으로 연결하고, Frame의 전송거리 연장 (허브와 마찬가지)
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주소 Table(포트번호, Mac주소)을 보고 목적지에만 Frame 전송
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단순 전기적 신호 증폭 + Frame 을 만들어서 전송
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허브와 다르게 Layer 2 주소인 MAC 주소를 보고 Frame 전송 포트를 결정
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Layer 2 장비
스위치
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Ethernet 장비를 물리적으로 연결하고, Frame의 전송거리 연장 (허브와 마찬가지)
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주소 Table(포트번호, Mac주소)을 보고 목적지에만 Frame 전송
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단순 전기적 신호 증폭 + Frame 을 만들어서 전송
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스위치는 한 포트에서 전송되는 Frame이 MAC 주소 table에 있는 특정 포트로만 전송하기 때문에 다른 포트가 전송하는 Frame과 충돌이 발생하지 않음
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스위치는 각각의 포트가 하나의 Collision domain(충돌 영역)에 있음
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전송 방식이 하드웨어 / 소프트웨어로 구성되어 있으며 하드웨어가 보안상 더 유리함
네트워크
라우터와 L3스위치는 IP 주소등 Layer 3 header에 있는 주소를 참조
결과적으로 목적지와 연결되는 포트로 패킷 전송
라우터와 L3 스위치는 Layer 3 장비
다른 네트워크(LAN) 구간의 장비와 통신을 하려면 반드시 Layer 3 장비를 거쳐야 함
라우터
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다른 네트워크 연결 (3계층 장비)
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특정 인터페이스를 통하여 수신한 패킷의 목적지 IP 주소를 보고 목적지와 연결된 인터페이스를 통해 전송을 결정 = Routing
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라우터의 기본 기능은 경로 결정, 경로에 따른 패킷 전송
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라우터의 추가 기능은 네트워크 보안, QoS
※ QoS(서비스 품질) : IP트래픽을 우대하는 방법
※ 라우팅 = 최적의 경로를 찾아서 패킷 보내는 것
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전세계가 라우터로 연결
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브로드캐스트 전송을 차단 (네트워크 대역이 넓음)
여러가지 통신 케이블
케이블의 경우 케이블을 정의하는 방식이 있음
숫자 + BASE 또는 BROAD + 케이블 종류
- 숫자 = LAN SPEED(단위: Mbps)
- 방식 = BASE : Baseband용 케이블(디지털) / BROAD : Broadband용 케이블(아날로그)
- 보통 BASE 방식을 많이 씀
- 종류 = T : Twisted pair cable
예시 : 100BASE-T, 10BASE-T, 10BASE 2, 10BASE 5
케이블의 종류
- Twisted-Pair : 일반적인 LAN선 (UTP(Unshielded), STP(Shielded), 10BaseT)
- Coaxial : 동축케이블, 디지털과 아날로그 신호 모두 전송, TV 안테나 (ThinNet, ThockNet, 10Base2, 10Base5)
- Fiber-Optic : 광케이블, 인터넷 신청하거나 아파트 단자로 연결되는 경우
UTP(Unshielded Twisted Pair)
- 대표적인 LAN Cable : UTP 케이블
- 장점 : 설치가 쉽고 다른 매체에 비해 저렴, 작은 외부 직경
- 단점 : 다른 매체와 비교해 외부 간섭과 전기적 간섭에 취약, Coaxial, Fiber optic 보다 전송거리 짧음
- 8개 구리선을 RJ-45 커넥터로 연결
- 구리선 순서에 따라 네트워크 통신 케이블 또는 라우터 간 연결 케이블이 될 수 있음
- 최대전송 길이 100M
STP(Shielded Twisted Pair)
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Cable 주위에 절연체로 감싸서 만듦
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장점 : UTP에 비해 조금 더 안전성이 높음 (EMI 감소), 모든 외부 간섭에 탁월한 보호성
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단점 : 비용이 비싸며 UTP보다 설치가 까다로움
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최대전송 길이 100M
※ EMI(전자 방해) : 대상이 되는 제품의 동작으로 인해 노이즈가 얼마나 발생하여 주변의 IC나 시스템에 영향을 미치는지 확인하는 지표
Coaxial Cable (동축 케이블)
- 중심은 도체, 도체 주변은 유연한 플라스틱 절연체
- 최근에 보기 힘든 케이블
- 망구조의 구리 혹은 금속 호일 절연체
- cable 내에서 두번째 전선 역할, 중심 도체와 외부저항을 감소
- 최대 전송길이 : 500M
- 장점 : STP나 UTP보다 전송거리가 긺, 광케이블보다 저렴
- 단점 : TP 케이블보다 취급이 어려움
Fiber Optic (광 케이블)
- 전기 신호보다 빛을 통해 데이터를 전송하는 가장 효과적인 전송 매체
- 중간에 유릿멍
- 장점 : 매우 높은 대역 용량 제공, 빛을 통한 전송이기 때문에 신호 감쇠에 영향 無, EMI 영향을 받지 않고 내구성이 좋음
- 단점 : 설치가 어려움, cable 가격이 비쌈, 커넥터 가격이 비쌈
- Mode가 나누어짐
- Single Mode
- Core가 좁기 때문에 하나의 광 신호만 통과
- 가장 큰 정밀도를 보유
- 신호의 감쇄가 적어 원거리용으로 사용
- Multi mode 보다 비쌈
- 이론상 50Gbps까지 전송 속도 가능
- Multi Mode
- Core가 넓어 복수의 광신호 통과 가능
- Single 보다 통신이 자유로움
- Single Mode
UTP 케이블
- 가장 많이 쓰이는 통신 케이블
- 명칭 : 10/100BASE-T
- 커넥터 : RJ-45
- 연결거리 : 100M
- 종류 : Straight-through Cable, Crossover Cable, Rollover Cable
Straight-through Cable
- 가장 일반적으로 사용하는 방식
- 양쪽 모두 동일한 순서
- 좌측부터 : 흰주, 주황, 흰초, 파랑, 흰파, 초록, 흰갈, 갈 (주주초파파초갈갈)
- 예시
- Switch - Router
- Switch - PC
- Switch - Server
- Hub - PC
- Hub - Server
Crossover Cable
- 양쪽이 순서가 다름 - 한쪽은 Straight-through / 다른 한쪽은 Crossover
- Straight-through : (좌측부터) 흰주, 주황, 흰초, 파랑, 흰파, 초록, 흰갈, 갈 (주주초파파초갈갈)
- Crossover : (좌측부터) 흰초, 초록, 흰주, 파랑, 흰파, 주황, 흰갈, 갈 (주주초파파초갈갈)
- 흰주 : 1 -> 3, 주황 : 2 -> 6
- 네트워크 장비마다 보내주는 정보가 구리선마다 다름
- 단순하게 보면 같은 계층은 Crossover, 다른 계층은 Straight-through
- Switch - Switch
- Switch - Hub
- Hub - Hub
- Router - Router
- PC - PC
- Router - PC
실습
- Cisco Packet Tracer 사용
