스위치와 MAC주소 테이블

01.스위치란?

• 스위치는 OSI 모델에서 2계층 데이터 링크 계층에서 동작하는 물리 장비이다.
• 스위치는 물리 포트에 연결된 디바이스가 보낸 패킷을 받아서 패킷이 도달하려는 다른 디바이스로 전달한다.
• 라우팅이 일어나는 3계층 네트워크 계층에서도 운영할 수 있다.

02.스위치와 허브의 차이

• 허브와 스위치의 차이점은 허브는 연결된 디바이스 한 대에서 전송한 패킷이 허브에 연결된 모든 디바이스로 전달된다는 것이며 이를 브로드캐스트(Broadcast) 방식이라고 한다.
• 반면 스위치는 목적지 디바이스로 이어지는 포트로만 패킷을 보낸다.

03.스위치와 라우터의 차이

• 라우터는 3계층 네트워크 계층에서 동작하며 네트워크를 다른 네트워크와 연결하는데 사용한다.
• 네트워크는 라우터를 통해 다른 네트워크와 연결된다.
• 패킷이 인터넷에 도달하는 경로: 디바이스 → 허브 → 스위치 → 라우터 → 인터넷

04.MAC주소 테이블

• MAC주소 테이블이란 스위치의 포트 번호와 해당 포트에 연결 되어 있는 컴퓨터의 MAC주소가 등록되는 데이터베이스
• 스위치 내부에는 MAC주소 테이블이 있다.
• MAC주소 테이블은 시간이 지나면 삭제가 되는데 디폴드값(기본값)이 300초 이다.
• 컴퓨터에서 목적지 MAC주소가 추가된 프레임이라는 데이터가 스위치로 전송되면 MAC주소 테이블을 확인하고 출발지 MAC주소가 등록되어 있지 않으면 MAC주소를 포트와 함께 등록하는데 이를 MAC 주소 학습 기능이라 한다.

4-1.MAC주소 테이블에 목적지 MAC주소가 등록되어 있는 경우

• 스위치의 MAC주소 테이블은 연결되어 있는 컴퓨터의 MAC주소를 저장하고 있기 때문에 연결된 컴퓨터 간에 데이터를 전송할때 주소 테이블에 등록된 MAC주소를 확인하여 목적지 컴퓨터로 데이터를 바로 전송할 수 있게 해주며 이를 MAC주소 필터링 이라고 부른다.

4-2.MAC주소 테이블에 목적지 MAC주소가 등록되어 있지 않은 경우

• 주소테이블에 데이터를 전송하려는 목적지 컴퓨터의 MAC주소가 없을 경우 연결 되어 있는 컴퓨터들 모두에게 데이터가 전송되는데 이러한 데이터 전송을 플러딩(Flooding)라고 부른다.

SW1# show mac-address
MAC age-time		: 300 seconds
Number of MAC addresses	: 1
MAC Address		VLAN	Type		Port
------------------------------------------------------
90:20:c2:bc:ee:00	10	dynamic		1/1/1

• MAC주소 테이블에 MAC주소와, VLAN, 포트 정보를 매핑하여 저장합니다.
• 하지만 테이블에 다른 항목은 없기 때문에 스위치는 프레임의 목적지 로 전달할 위치를 아직 알 수가 없습니다.
• 따라서 이 프레임을 모든 구성원 포트로 플러딩 합니다.
• 매핑된 호스트는 이 프레임을 수신하고 목적지 MAC주소를 확인합니다.
• 자신의 MAC주소가 아니면 프레임을 버리고 자신의 MAC주소인 경우 응답하게 됩니다.

SW1# show mac-address
MAC age-time		: 300 seconds
Number of MAC addresses	: 2

MAC Address		VLAN	Type		Port
------------------------------------------------------
90:20:c2:bc:ee:00	10	dynamic		1/1/1
00:0b:86:b4:eb:37	10	dynamic		1/1/2

• 스위치는 MAC주소 테이블에 00:0b:86:b4:eb:37이라는 MAC주소를 두 번째 항목에 추가합니다.
  
• 이렇게 스위치는 출발지 MAC주소를 기반으로 MAC주소 테이블을 자동으로 빌드하고
  목적지 MAC주소 기반으로 프레임을 전달합니다.
• 즉, MAC주소 테이블에 작성된 출발지 MAC주소와 프레임의 목적지 MAC주소를 비교하여 해당 MAC주소로 프레임을 전송합니다.

4-3.MAC주소가 만들어지는 과정 정리
1.A사용자가 B사용자에게 데이터를 보낼려고 스위치에 데이터(프레임)를 전송한다.
2-1. 스위치의 MAC주소 테이블에 B사용자의 MAC주소가 있을 경우 스위치는 B사용자에게
데이터를 보낸다.
2-2. 스위치에 MAC주소 테이블에 B사용자의 MAC주소가 없을 경우 ARP(브로드캐스트)를 이용해 B의 MAC주소를 알아낸 후 전송한다.
3.스위치의 MAC주소 테이블에 자동으로 출발지 MAC주소를 기반으로 등록된다.

• 데이터가 스위치를 거치는 순간 스위치의 MAC주소 테이블에 등록되며 관리자가 임의로 등록할수도 있다.