2.3 다음의 네트워크 구성요소들의 작용을 OSI 계층들로 확인하라.
<8port Hub>
일반적으로 컴퓨터나 프린터들과 네트워크 연결, 근거리의 다른 네트워크(다른 허브)와 연결, 라우터등의 네트워크 장비와 연결, 네트워크 상태 점검, 신호 증폭 기능 등의 역할을 한다.
간단히 말하면, 허브란 포트가 여러개 달린 리피터라고 생각하면 된다.
허브 또한 랜카드처럼 이더넷용, 토큰링용등이 있고, 이더넷 허브도 속도에 따라 그냥 허브(10Mbps), 패스트(100Mbps) 허브가 있다.
그리고 이더넷 허브는 CSMA/CD의 적용을 받으므로, 두 대 이상의 PC가 동시에 데이터를 보내면 콜리전(Collision:충돌)이 발생한다. 따라서 같은 허브에 연결되어 있는 모든 PC는 모두 ‘같은 콜리전 도메인(Collision Domain:충돌영역)상에 있다’라고 말한다.
● Switches (데이터 링크 계층) : 성능이 엄청 좋은 허브를 쓴다고 해도 PC의 수가 늘어날수록 콜리전 도메인은 커질 수밖에 없고, 그렇게 되면 잦은 충돌로 인해 네트워크가 마비될 수도 있다.
그래서 이러한 허브의 단점을 보완 한 것이 스위치이다. 스위치는 콜리전 도메인을 나누어 줌으로써 콜리전을 줄일 수 있게 되었다.
스위치가 콜리전 도메인을 나누어주는 방법을 예를 들면, 1번 포트에 연결된 PC가 2번 포트에 연결된 PC와 데이터를 주고받는 동안에도 3번 포트에 연결된 PC와 4번 포트에 연결된 PC가 서로 데이터를 주고받을 수 있게 해준다. 즉 포트별로 콜리전 도메인을 나누어 통신 하게 함으로써 충돌을 방지시켜 준다. 쫌 더 쉽게 설명하자면, A라는 PC가 B라는 PC에 통신할 경우에 두 PC를 같은 영역에 두게 해서 두 PC만 데이터를 주고받고, 나머지 PC에는 데이터를 보내지 않게 하여 나머지 PC들도 통신이 가능하게 하는 방식이다.
스위치가 콜리전 도메인을 나누는게 가능하도록 하는 기능은 맥 어드레스 테이블이다. 맥 어드레스 테이블이란 스위치에 연결된 PC의 맥 어드레스를 저장하게 하는 저장 공간이다. 즉, 스위치에 연결되어 통신을 시작한 PC의 맥 어드레스를 테이블에 저장해 놓고, 나중에 A라는 PC가 B라는 PC에 통신할 경우에는 자신의 맥 어드레스 테이블을 참고 해서 영역을 나누게 된다.
● Bridges (데이터 링크 계층) : 브릿지는 스위치의 아버지 격이라 생각하면 된다. 스위치가 나오기 전에는 지금 스위치가 하는 기능의 대부분은 브릿지가 했었다. 지금은 브릿지는 거의 사용되어지지 않고, 스위치가 사용된다.
브릿지와 스위치의 기능은 거의 같지만, 브릿지가 사라져가는 이유는 간단하다. 스위치가 더 최근에 만들어 졌고, 그 만큼 브릿지보다 좀 더 많은 기능을 지원하기 때문이다.
브릿지와 스위치의 미묘하지만 큰 차이를 알아보겠다.
1. 스위치는 처리 방식이 하드웨어로 이루어지지만 브릿지는 소프트웨어적으로 처리하기 때문에, 브릿지보다 스위치의 속도가 훨씬 빠르다. 요즘 같은 스피드시대에 당연 스위치를 쓰는 것이 낳다.
2. 브릿지는 포트들이 같은 속도만 지원하지만, 스위치는 서로 다른 속도를 연결해줄 수 있는 기능을 제공한다.
3. 브릿지는 포트수가 2~3개 밖에 없지만, 스위치는 수십 개에서 수백 개의 포트를 제공한다.
4. 스위치는 cut-through방식, store-and-forward방식(프레임 처리방식) 둘 다 지원하지만,
브릿지는 store-and-forward방식만 사용한다.
5. 스위치는 가상 랜(가상 네트워크)를 만들어주는 기능인 VLAN을 지원한다.
◆stor-and-forward 방식은 스위치나 브릿지에 들어오는 프레임을 전부 받아들인 다음 처리하는 방식이다. 이 방식을 사용하면 프레임이 다 들어왔는지, 에러는 없는지 등을 파악해서 처리 해준다. 만약 프레임에 이상이 있으면, 그 프레임을 버리고 재전송을 요구하기 때문에 에러 복구능력이 뛰어나다.
단점은 처리해야할 것들이 많아지면서, 그 만큼 속도가 느려진다.
◆cut-through 방식은 스위치가 들어오는 프레임의 목적기 주소만 보고 바로 전송 처리 해버리는 방식이다. 따라서 stor-and-forward 방식처럼 프레임이 다 들어올 때까지 기다리지 않고 바로 보내기 때문에 속도가 빠르다. 하지만 프레임에 에러가 있어도 그것일 찾아내기가 어렵기 때문에 에러복구능력은 떨어지는 것이 단점이다.
◆fragment-free 방식은 위의 두 방식의 장정만을 결합한 스위칭 방식으로, 스토어 엔드 스루방식 처럼 전체 프레임이 다 들어올 때까지 기다리지 않는다. 그리고 컷스루방식 처럼 처음 48비트만 보는 것이 아니라, 프레임의 처음 512비트를 보게 되어, 에러감지능력이 컷스루방식에 비해 향상되었다.
◆VLAN : Virtua LAN(Local Area Network), 즉 가상 네트워크를 만드는 기능을 지원한다. 가상 네트워크란 말 그대로 가상으로 네트워크를 만들어 큰 브로드케스트 영역을 갈게 나눌 수도 있고, 서로 다른 네트워크의 이동이 자유로워진다.
다음은 브릿지의 사전적 의미 이다.
브리지(bridge)는 두 개의 근거리통신망(LAN)을 상호 접속할 수 있도록 하는 통신망 연결 장치로서 OSI 참조 모델의 데이터 링크 계층에서 동작한다.
두 개의 LAN을 연결한다는 점에서 리피터(Reapeter)와 같을 수도 있지만, 리피터가 모든 신호를 한꺼번에 보내서 통신량을 증가시키지만, 브리지는 통신량을 조정할 수 있다. 즉 통신하고자 하는 노드가 같은 통신망 안에 있을 경우는 데이터가 다른 통신망으로 전달되지 않도록 한다. 또한 리피터와 마찬가지로 데이터를 재생성할 수 있다는 점에서는 같지만 데이터를 재생성하는 위치가 다르다.
브리지는 ① 통신망의 범위와 길이를 확장할 때, ② 통신망에 더욱 많은 컴퓨터들을 연결시킬 때, ③ 통신망에 과다하게 연결된 컴퓨터들로 인한 병목현상을 줄이고자 할 때, ④ 서로 다른 물리적 매체(통신선로)를 구성된 통신망을 연결할 때, ⑤ 이서넷(Ethernet)과 토큰링(Token Ring) 같은 서로 다른 통신망 구조의 통신망을 연결할 때 등에 사용할 수 있다.
일반적으로는 로컬(Local) 브리지와 원격(Remote) 브리지로 구분한다. 로컬 브리지는 말 그대로 동일지역 내에서 다수의 LAN을 서로 연결할 때 쓰이는 것이고, 원격 브리지는 LAN과 광역통신망(WAN)을 연결하는 것으로 지역이 다르고 멀리 떨어져 있는 LAN을 연결하는 것이다. 지금은 라우터가 원격 브리지의 기능을 대신하고 있다.
※ 브리지나 스위치는 다음 다섯 가지 기능으로 맥 어드레스 테이블을 관리하고, 콜리전 도메인을 나눈다.
1. Learning : 맥 어드레스를 배운다. 즉 출발지나 목적지 맥 어드레스 주소를 테이블에 저장 한다.
2. Flooding : 목적지 맥 어드레스 가 테이블에 없으면, 들어온 포트를 제외한 다른 모든 포트로 뿌린다.
3. Forwarding : 목적지 맥 어드레스를 배운 다음, 해당 포트로 건네준다.
4. Filtering : 목적지 포트를 뺀 나머지 포트로는 못 건너가게 막는다.
5. Aging : 일정 시간이 지나면 사용하지 않는 맥 어드레스는 테이블에서 지운다.