[네트워크 공부] 후니의 쉽게 쓴 네트워킹 3일차 - Part04

랜카드 (Network Interface Card)

PC를 LAN에 연결시키는 역할, 1 계층인 물리계층

유저의 데이터를 케이블에 실어 허브나 스위치, 라우터 등으로 전달해주고 자신에게 온 데이터를 CPU에게 전달해주는 역할

데이터가 도착하면 자신의 IRQ(Interrupt Request)를 이용해 CPU에 인터럽트 걸어서 처리

 

1) 환경에 따른 구분 :  이더넷, 토큰링, FDDI, ATM용

2) 어디에 설치하느냐에 따라 구분 : 데스크톱용, 노트북용(PCMCIA방식), 프린터 포트에 연결하는 외장형 랜카드 등

 

* 데스크톱용 랜카드 선택 시 생각해야 할 것 : PC의 Bus방식  //PCI, ISA, EISA

* Bus : 컴퓨터에서 데이터가 다니는 길

 

3) 속도에 따른 구분 : 10메가, 100메가, 10/100메가, 1기가 등

 

---

 

허브 (HUB)

여러 대의 PC를 연결시키는 역할, 1 계층인 물리계층

랜카드가 설치된 각각의 PC들은 케이블을 타고 허브에 연결됨. 같은 허브에 연결된 PC끼리는 통신 가능

 

- 허브도 역시 이더넷용과 토큰링용 / 일반 허브(10 Mbps)와 패스트(100 mbps) 허브가 있음

- 허브에 붙어있는 것들끼리 같은 콜리전 도메인

 

*허브의 한계

- 하나의 콜리전 도메인에 있기 때문에 한순간에 하나의 PC만 전송 가능. = Shared HUB

- 즉 대역폭을 연결된 PC의 대수만큼 나눠서 제공 

- 브리지/스위치가 대체

 

*리피터 : 데이터 전송 거리의 한계를 보완하기 위해, 수신 데이터를 증폭시켜 다른 쪽으로 재전송

- UTP 케이블과 광케이블 등 성능이 뛰어난 케이블이 등장해 거의 사라짐

 

허브의 종류

- 인텔리전트 허브 : NMS(네트워크 관리 시스템)을 통해 모든 데이터 분석 및 제어, Auto-Partition(문제가 발생한 PC를 분리)

- 더미 허브

- 세미 더미 허브 : 혼자 있을 땐 더미, 인텔리전트 허브에 연결되면 인텔리전트 허브가 됨

- 스태커블 허브 : 여러 대를 쌓아놓을 수 있음. 단독형을 연결한 것보다 효율적이고 하나가 고장 나도 다른 것에 영향 x, NMS를 통한 관리 시에도 하나의 장비처럼 관리 가능

 

---

브리지/스위치

- 허브로 만들어진 콜리전 도메인을 포트 별로 나눠 중간에 다리를 놓음 (여러 PC가 동시에 통신 가능해짐), 2 계층인 데이터링크 계층

- 통신 시 브리지 테이블을 보면서 통신이 다리 한쪽에서만 일어난다면 해당 프레임은 다리를 통과하지 않음. (원래라면 모든 PC에게)

 

+ 붙어있는 모든 장비가 한 곳으로 통신할 경우엔 (콜리전도메인 분리 기능으로 인한) 허브와 속도 차이는 별로 나지 않음.

 

브리지/스위치의 기능

1) Learning

- 출발지의 MAC 주소를 브리지 테이블에 저장해놓고 나중에 해당 PC로 통신할 경우 브리지 테이블을 참고해 다리를 건너야 하는지 판단

 

2) Flooding

-  들어온 프레임이 브리지 테이블에 없는 주소로 가고 있다면 그냥 나머지 포트에 뿌려줌

 

3) Forwarding

- 목적지를 알고 있고 다리를 건너야만 하는 경우에 발생, Flooding과 다르게 해당 포트로만 뿌려줌

 

4) Filtering

- 출발지와 목적지가 같은 세그먼트에 있는 경우 다리를 막는 필터링 실시

- 이 기능이 콜리전 도메인을 나눠주는 기능을 제공

 

5) Aging 

- 브리지 테이블에 저장한 MAC 주소를 시간이 지나면 지움

- 주소 저장 후 Aging이 가동되어 시간이(기본값 5분) 지나도록 해당 주소를 가진 프레임이 오지 않으면 삭제

- 시간 내로 들어오면 타이머를 리셋 = 'Aging 타이머를 Refresh 한다'

 

 

브리지와 스위치의 차이

	브리지	스위치
프레임 처리방식	소프트웨어적 프로그램에 의해 처리 Store-and-forward방식만 사용	처리절차를 미리 칩에 구워 하드웨어 방식으로 처리해 속도가 훨씬 빠름 (ASIC)
포트 별 속도	같은 속도 지원	포트 별 서로 다른 속도 연결 가능
제공 포트 수	대부분 2 ~ 3개	몇십 ~ 몇백 개 제공 가능

 

*프레임 처리 방식

1) 스토어-앤-포워드 (Store-and-forwarding)

- 일단 들어오는 프레임을 모두 받아들인 후 처리

- 받고 나서 다 들어왔는지, 에러는 없는지, 출발/목적지가 어디인지 등 파악해서 처리를 해주는 방식

- 에러 발견 시 재전송 요구하기 때문에 에러 복구 능력 굿. (에러 빈번하거나 출발/목적지의 전송매체가 다를 때 사용)

 

2) 컷 스루 (Cut-through)

- 들어오는 프레임의 목적지 주소만 본 후 바로 전송 처리. (앞 48비트만 봄)

- 이전 방식보다 빠르지만, 에러를 찾기 힘들어 에러 복구 능력은 약함

 

3) 프래그먼트-프리 (Fragment-free)

- 위 두 가지의 장점을 결합한 방식.

- 전체를 기다리진 않지만 컷 스루처럼 48비트가 아닌 처음 512비트를 봄. (컷 스루보다 에러 감지 우수)

 

---

루핑 (Looping)

- 프레임이 네트워크 상에서 무한정으로 뱅뱅 도는 현상, 이더넷 특성상 다른 PC가 계속 기다리게 됨.

- 스위치/브리지에 목적지까지의 경로가 두 개 이상 존재할 때, 브로드캐스트 패킷을 보낼 시 발생.

- 이를 막아주는 알고리즘 : 스패닝 트리 알고리즘

 

폴트 톨러런트 (Fault Tolerant)

- 네트워크상에 어떤 문제가 발생할 때를 대비해서 미리 장애 대비를 해놓는 것

 

로드 밸런싱 (Load Balancing)

- 두 개의 인터넷 회선을 사용하는 것. 데이터가 두 라인 중 하나를 선택해 로드가 분산되는 효과

- 회선 하나가 끊어지면 다른 회선으로 이전 (폴트톨러런트와 겸해지는 것)

 

 

스패닝 트리 알고리즘 (Spanning Tree Algorithm)

- 스위치/브리지에서 발생하는 루핑을 막기 위해 두 개 이상의 경로가 발생하면 하나를 제외하고 나머지를 자동으로 막아놨다가 기존 경로에 문제가 생기면 풀어서 사용하는 것

- 다른 링크로 연결되는데 약 1분 정도 소요됨. 요즘엔 여러 가지 기능을 가지고 이런 전통적인 스패닝 트리 알고리즘을 보완하고 있음 ex) 시스코의 이더 채널(Ether-Channel), 업링크 패스트

 

이더 채널(Ether-Channel)

- 여러 개의 링크가 마치 하나의 링크처럼 인식되게 하는 기술

-  평소에도 2배 속도에 하나의 링크가 끊어져도 기다리는 시간 없이 유지 가능

- 속도에 따라 패스트 이더 채널(100메가로 연결된 포트를 묶는 기술), 기가 이더 채널(1000메가..) 등이 있고, 최대 8개 링크 가능

 

업링크 패스트

- 전통적인 스패닝 트리에서 링크의 복구 시간이 2~3초 안에 가능하도록 만든 기술

 

*라우팅 vs 스위칭

- 스위치로만 네트워크를 구성하면 브로드캐스트 영역을 나눌 수가 없어서 한 번의 브로드캐스트로 모든 영역에 영향

- 라우터로 브로드캐스트 영역을 나눠줌. (+ 보안 기능, 로드 분배 등)