Part04.네트워크 장비

SECTION01. 랜카드

랜카드 : 유저의 데이터를 케이블에 실어서 허브나 스위치, 혹은 라우터 등으로 전달해주고 자신에게 온 데이터를 CPU에게 전달해주는 역할

구분

• 환경에 따라 : 이더넷용 랜카드, 토큰링용 랜카드, FDDI, ATM용 랜카드 등

• 설치에 따라 : 데스크탑용 랜카드, 노트북용 랜카드 등

• PC의 버스 방식에 따라 : PCI(가장 많이 사용), ISA, EISA(서버급 PC)

• 속도에 따라 : 10 Mbps,

• 케이블에 따라 : TP포트, BNC포트, AUI포트, 광케이블 랜카드

기능

• IRQ(인터럽트 요청) : 목적지 주소가 자신의 랜카드 맥 어드레스와 일치하는 데이터가 들어왔을 때, 랜카드는 컴퓨터의 CPU에 자기가 가지고 있던 IRQ를 이용해서 인터럽트를 걸게 된다.

• 이 경우 CPU는 Base Memory로 이동해서 작업을 시작한다.

SECTION02. 허브

허브 : 한마디로 말하면 '멀티포트 리피터', 포트가 여러 개 달린 장비인데, 이것은 한 포트로 들어온 데이터를 나머지 모든 포트로 뿌려준다.

• 리피터 : 중간에서 들어온 데이터를 다른 쪽으로 전달해 주는 역할

구분

• 환경에 따라 : 이더넷용 허브, 토큰링용 허브

• 속도에 따라 : 10 Mbps(허브), 허브) 

★ 이더넷용 허브는 CSMA/CD의 적용을 받는다. 따라서 콜리전이 발생하는데, 이때 같은 허브에 연결되어 있는 모든 PC들은 모두 '같은 콜리전 도메인에 있다'라고 한다. 즉 같은 콜리전 도메인에 있다는 것은 그 허브에 붙어있는 하나의 PC가 통신을 하게 되면 다른 모든 PC는 통신을 할 수 없게 되고, 콜리전 발생 시 콜리전 도메인에 있는 모든 PC들은 영향을 받는다.

한계

• 허브 안에 모든 PC들은 하나의 콜리전 도메인 안에 있기 때문에 어느 한순간에는 한 PC만 데이터를 보낼 수 있다. 따라서 허브가 가진 속도를 Shared 하게 된다. Ex) 10 Mbps허브에 PC 20대 = 0.5 Mbps 속도

• 허브를 늘린다고 해서 콜리전 도메인이 바뀌진 않는다.

종류

1. 인텔리전트 허브(지능형 허브) : NMS(네트워크 관리 시스템)를 관리

   • NMS에서 모든 데이터를 분석할 수 있을 뿐 아니라 제어도 가능

   • 문제의 PC가 연결된 포트를 찾아내어 자동으로 Isolation(현 네트워크에서 분리시켜서 따로 고립)

   • 이 기능을 Auto Partition이라고 함

   • 허브의 상태를 웹 브라우저를 통해서 그대로 확인할 수 있을 뿐 아니라 포트의 상태나 데이터 양의 감시까지도 가능, 물론 세팅 필요

2. 세미 더미 허브 : 혼자 있을 때는 더미 허브, 인텔리전트 허브랑 연결하면 인텔리 전트 허브

3. 스택 커블 허브 : 쌓을 수 있는 허브

   • 여러 대를 한 대처럼 효율적으로 운용

SECTION03. 브리지와 스위치

• 허브는 콜리전 도메인의 크기를 줄일 수 없기에 콜리전 도메인을 줄일 수 있는 장비로 나옴

• 스위칭 허브도 스위치

브리지 : 허브로 만들어진 콜리전 도메인 사이를 반으로 나누고 중간에 다리를 놓은 것

스위치 

• 포트별로 콜리전 도메인을 나누기 때문에 1번 PC가 2번 PC와 소통하는 와중에도 3번 PC와 4번 PC가 소통 가능, 나가는 것은 한 포트기 때문에 서버가 하나일 경우 서버와 접속하는 PC는 하나

• 따라서 독자적으로 속도를 갖는다.

• 데이터의 전송 에러 등을 복구해 주는 기능 등 여러 가지 기능을 가진다.

• 무조건 스위치? 

  • 허브가 데이터 처리 속도가 일반적으로 더 빠르기 때문에 적절히 쓰는 것이 좋다.

브리지와 스위치의 기능

1. Learning : 자신의 포트에 연결된 'A'가 통신을 위해서 프레임을 보내면 이 PC의 맥 어드레스를 일거어서 자신의 맥 어드레스 테이블(브리지 테이블)에 저장 후 이를 토대로 다리를 건너게 할 것인지 결정한다.

2. Flooding : 들어온 포트를 제외한 나머지를 모든 포트로 뿌린다.

   • 브리지 테이블에 없는 주소라면 나머지 포트로 뿌려준다.

   • 브로드캐스트나 멀티캐스트의 경우에도 발생한다.

3. Forwarding : 브리지가 목적지의 맥 어드레스를 자신의 브리지 테이블에 가지고 있고, 이 목적지가 출발지의 맥 어드레스와 다른 세그먼트에 존재하는 경우, 해당 포트 쪽으로만 프레임을 뿌려준다.

4. Filtering : 브리지가 목적지의 맥 어드레스를 알고 있고, 출발지와 목적지가 같은 세그먼트에 있는 경우, 브리지를 못 넘어가게 막는다.

5. Aging : 어떤 맥 어드레스를 브리지 테이블에 저장하고 나면 그때부터 Aging이 가동되어서 저장한 후 300초가 지나도록 더 이상 그 출발지 주소를 가진 프레임이 들어오지 않으면 브리지 테이블에서 삭제한다.(그 사이 들어올 경우 타이머를 Refresh)

작동 원리

1. 프레임 접수

2. 출발지 주소를 배우거나 에이징 타이머를 리플래시

3. 목적지가 브로드캐스트, 멀티캐스트 또는 Unknown이면 Flooding

4. 목적지가 출발지와 같은 인터페이스이면 Filtering

5. Unicast를 해당 포트로 Forwarding

브리지와 스위치의 차이점

구분	브리지	스위치
작동	소프트웨어적	하드웨어적(처리 속도 빠름)
속도 지원	같은 속도 지원	다른 속도 지원
포트	2,3개	몇십, 몇백 포트
방식	Cut-through or Store-and-forward	Store-and-forward

 

※ Store-and-forward 방식 : 들어오는 프레임을 전부 받아들인 후 처리를 시작하는 방식, 프레임을 받아들이고 나서 미흡한 점이나 에러, 주소 등을 파악 후 처리한다. 따라서 에러가 파악되면 재전송을 요구하기 때문에 에러 복구 능력이 뛰어나다.

Ex) 회선 에러, 출발지와 목적지의 전송매체가 다른 경우

※ Cut-through : 프레임의 목적지 주소만 본 후, 바로 전송을 처리하는 방식이다. 프레임이 다 들어오기를 기다리지 않고 앞의 48bit만 보고 출발한다. 따라서 속도는 빠르지만 에러 복구 능력이 떨어진다.

※ Fragment-free : 앞의 두 방식의 장점을 결합한 방식이다. 전체 프레임이 다 들어올 때까지 기다릴 필요가 없지만, 48bit가 아닌 512bit를 보기 때문에 에러 감지 능력이 Cut-through에 비해서는 우수하다.

 

SECTION04. Looping

Looping : 프레임이 네트워크 상에서 무한정으로 뱅뱅 돌기 때문에 이더넷 특성상 네트워크가 조용해야 데이터를 전송할 수 있는 다른 녀석들이 계속 네트워크가 조용해지기를 기다리기만 할 뿐, 데이터 전송은 불가능해지는 상태. Ex) 예비용으로 스위치나 브릿지가 두 개 이상 있을 때

• 폴트 톨러런트 : 두 대의 라우터로 네트워크를 구성한 후 한 대가 죽었을 때, 자동으로 다른 라우터가 기존 라우터 역할을 수행하는 것 

• 로드 밸런싱 : 회선을 두 개 두어 속도를 두 배로 늘림

SECTION05. 스패닝 트리 알고리즘

스패닝 트리 알고리즘

• 스위치나 브리지에서 발생할 수 있는 루핑을 막기 위해 두 개 이상의 경로가 발생하면 하나를 제외하고 나머지 경로를 자동으로 막아두었다가 경로에 문제가 생기면 막아놓은 경로를 풀어서 데이터를 전송하는 알고리즘

• 문제가 생길 경우, 경로를 풀 때 1분 이상 소요, 따라서 시스코의 이더 채널, 업링크 패스트 등 다양한 기술 개발

SECTION05. 라우팅 vs스위칭

라우팅 선정 이유

• 브로드 캐스트 : 브로드 캐스트 영역이 방대할 경우, 이 방대한 영역의 PC들이 ARP를 사용하게 되는데 이는 네트워크 저하와 CPU 과부하를 일으킨다.

• 패킷 필터링 기능 : 네트워크 주소에 따라 전송을 막았다 풀었다 하는 기능을 제공해서 불필요한 트래픽이 전송되는 것을 막는다.

• 로드 분배 : 여러 개의 경로를 가지고 있기 때문에 데이터가 여러 경로를 탈 수 있다. 따라서 한쪽 경로에 문제가 생겨도 바로 다른 경로를 탈 수 있다.

• QoS(Quality of Service) : 프로토콜이나 데이터의 크기, 중요도 등 여러 상황에 따라 트래픽의 전송 순서를 조정

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위 글은 "후니의 쉽게 쓴 CISCO 네트워킹 진강훈 외 지음"을 공부하며 쓴 글입니다.