허브와 CSMA/CD 그리고 스위치

먼저 허브를 알기 전 반이중 / 전이중 통신에 대해 알아야 한다.

반이중

• 송신 또는 수신이 한 번에 한 번만 이루어 진다. ex) 무전기
• 동시에 데이터를 전송할 경우 충돌이 발생 한다.

전이중

• 송신과 수신이 동시에 이루어 진다. ex) 전화

허브

• 물리 계층의 장비
  • 그렇기 때문에 MAC주소를 사용하지 않으며
  • MAC주소가 없음 → 주소 개념이 없음, 모든 포트로 정보를 내보냄 ex) 멀티탭
  • 모든 포트로 내보내기 때문에 연결된 모든 포트가 충돌 도메인에 속해있다.
• 반이중 통신
  • 반이중 이더넷의 충돌을 해결하기 위한 CSMA/CD

CSMA/CD

용어

1. CS: Carrier Sense
   • 캐리어(반송파) 감지 : 메세지 전송 전 현재 전송 중인 메세지가 있는지 반송파를 통해 확인
2. MA: Multiple Access
   • 다중 접근 : 두 개 이상의 호스트가 동시에 네트워크 접근 ( 충돌 발생 )
3. CD: Collision Detection
   • 충돌 감지 : 잼 신호를 보낸 뒤 임의의 시간 동안 대기 후 전송

CSMA/CD 통신 과정

• 네트워크 통신이 일어나고 있으면 (캐리어가 감지되면) 데이터를 보내지 않고 기다린다.( CS )
• 네트워크 통신이 일어나고 있지 않으면 (캐리어가 감지되지 않으면) 데이터를 네트워크 상에 보낸다. ( 이때 서로 눈치를 봄 )
• 만약, 캐리어가 감지되지 않았을때, 두 PC나 서버가 데이터를 동시에 보내면 이 경우를 MA이라 한다.
• 위 처럼 두 PC나 서버가 데이터를 동시에 보내려다 부딪치는 경우 충돌이 발생했다고 한다.
• 만약, 충돌이 일어나게 된다면 데이터를 전송했던 두 PC나 서버들은 랜덤한 시간 동안 기다린 다음 다시 데이터를 전송한다. ( CD )
• 이런 충돌이 계속해서 15번 일어나면 통신을 끊는다.

너무 불편함

• 반이중 통신방법으로 CSMA/CD과정을 추가해야하며
• 기기자체에서 MAC주소를 생성, 관리하지 않아 연결된 장비가 많아지면 속도가 느려진다
• 그래서 전이중 통신, 전달받은 신호를 목적지 포트로만 보내는 장비가 필요하다.
• 그게 바로 스위치!

스위치

• 데이터 링크 장비
  • 그렇기 때문에 MAC주소를 사용함
  • MAC주소가 존재 → 주소 개념이 존재, 전달 받은 신호를 목적지 포트로만 내보냄
  • 목적지 호스트가 연결된 곳만 충돌 도메인에 속해 있음
• 전이중 통신 → CSMA/CD가 필요하지 않음
• MAC주소 학습 기능
• VLAN

MAC주소 학습

• 어떤 포트에 어떤 MAC주소가 연결되어 있는지 확인하는 과정을 의미한다.
• 기기 내부에 MAC주소 테이블로 존재한다.
• 학습과정
  • 플러딩: 허브와 같이 모든 포트에 프레임 전송
  • 포워딩과 필터링: 어떤 포트로 내보낼지(포워딩) 내보내지 않을지(필터링) 결정
  • 에이징: 특정 시간이 지나면 MAC주소 테이블 항목 삭제 후 반복

VLAN - ( Virtual LAN )

• 스위치가 지원하는 기능
• 같은 스위치에 물려있어도 다른 네트워크에 있는 것처럼 다룰 수 있다.
• 브로드캐스트 도메인을 나눌 수 있다.
• 종류
  • 포트 기반 VLAN ( 정적 )
    • 포트에 따라서 구현
  • MAC 주소 기반 VLAN ( 동적 )
    • 포트에 상관없이 MAC주소에 따라 구현