1. 네트워크 계층별 장비와 케이블

Easycelsius·2021년 9월 3일
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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

  • 리피터와 마찬가지로 전기적 신호 증폭

  • LAN 전송거리를 연장시키고 여러 대의 장비를 LAN에 접속할 수 있도록 함(멀티 포트 리피터)

  • 가까운 네트워크 대역 (여기서는 물리적으로만 연결) (2계층 아님 = MAC주소 모름)

  • 포트가 여러 개

  • 무조건 모두에게 전달 (플러딩)

    ※ 플러딩 : 정적 알고리즘, 어떤 노드에서 온 하나의 패킷을 라우터에 접속한 모든 노드로 전달

  • 충돌이 많이 발생하여 하나의 허브에 많은 장비를 연결할 수 있음

  • 허브에 연결된 장비들은 하나의 Collision domain(충돌 영역) 안에 있음

  • 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

  • Ethernet 장비를 물리적으로 연결하고, Frame의 전송거리 연장 (허브와 마찬가지)

  • 주소 Table(포트번호, Mac주소)을 보고 목적지에만 Frame 전송

  • 단순 전기적 신호 증폭 + Frame 을 만들어서 전송

  • 허브와 다르게 Layer 2 주소인 MAC 주소를 보고 Frame 전송 포트를 결정

  • Layer 2 장비

스위치

  • Ethernet 장비를 물리적으로 연결하고, Frame의 전송거리 연장 (허브와 마찬가지)

  • 주소 Table(포트번호, Mac주소)을 보고 목적지에만 Frame 전송

  • 단순 전기적 신호 증폭 + Frame 을 만들어서 전송

  • 스위치는 한 포트에서 전송되는 Frame이 MAC 주소 table에 있는 특정 포트로만 전송하기 때문에 다른 포트가 전송하는 Frame과 충돌이 발생하지 않음

  • 스위치는 각각의 포트가 하나의 Collision domain(충돌 영역)에 있음

  • 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

  • 다른 네트워크 연결 (3계층 장비)

  • 특정 인터페이스를 통하여 수신한 패킷의 목적지 IP 주소를 보고 목적지와 연결된 인터페이스를 통해 전송을 결정 = Routing

  • 라우터의 기본 기능은 경로 결정, 경로에 따른 패킷 전송

  • 라우터의 추가 기능은 네트워크 보안, QoS

    ※ QoS(서비스 품질) : IP트래픽을 우대하는 방법

    ※ 라우팅 = 최적의 경로를 찾아서 패킷 보내는 것

  • 전세계가 라우터로 연결

  • 브로드캐스트 전송을 차단 (네트워크 대역이 넓음)


여러가지 통신 케이블

케이블의 경우 케이블을 정의하는 방식이 있음

숫자 + BASE 또는 BROAD + 케이블 종류

  1. 숫자 = LAN SPEED(단위: Mbps)
  2. 방식 = BASE : Baseband용 케이블(디지털) / BROAD : Broadband용 케이블(아날로그)
    • 보통 BASE 방식을 많이 씀
  3. 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)

  • Cable 주위에 절연체로 감싸서 만듦

  • 장점 : UTP에 비해 조금 더 안전성이 높음 (EMI 감소), 모든 외부 간섭에 탁월한 보호성

  • 단점 : 비용이 비싸며 UTP보다 설치가 까다로움

  • 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

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
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