[TCP/IP 구조] 인터네트워킹 장비 (리피터,허브,브리지,라우터)

 

 

 

 

네트워크의 첫번째 단계는 뭐니뭐니 해도 장비 입니다.

이번 시간에서는 인터 네트워킹 장비의 개념과 장비에 대해 포스팅 해보겠습니다.

 

 

 

 

 

 

▶ 인터 네트워킹 장비 개요

1. 인터 네트워킹 장비 정의
    - 네트워크를 확장하거나 두개 이상의 네트워크 사이의 통신을 위한 장비

 

2. 인터 네트워킹 장비 필요성
    - 각종 통신망들의 상호 접속 
    - 물리적 거리의 제한 극복

 

 

 

 

▶ 인터 네트워킹 장비 종류

인터 네트워킹을 위한 장비는 리피터, 브리지, 라우터 및 게이트웨이 등으로 간단하게 구분 할 수 있습니다. 
여기서는 인터네트워킹에 사용 될 수 있는 모든 장비에 대해 소개하겠습니다.

 

 

 

1) 리피터(Repeater)  L1장비
     - 감쇠된 전기나 광신호를 재생시키고 중계(증폭)하는 장치
     - 종류로 비트 리피터, 축척형 리피터가 있다.
     - 단점: 오류신호도 같이 증폭 시킨다.

 

 

2) 허브(Hub)  L1장비
     - 허브는 Multiport Repeater로 포트가 많이 붙어있는 리피터 라고 불리며, 한 포트로 들어온 데이터를 나머지 모든 포트로 뿌려주는 역할을 수행
     - 이더넷 허브인 만큼 CSMA/CD의 적용을 받아 허브를 계속 연결해 나갈수록 Collision Domain이 점점 커진다.
     - 가까운 컴퓨터끼리는 UTP케이블을 이용하여 상호연결

CSMA/CD

- 이더넷 방식의 통신으로써 통신하고자 하는 컴퓨터가 네트워크를 살펴봐서 아무도 통신을 하고 있지 않으면  자신의 데이터를 보내고 확인 해보는 방식  - 만약 동시에 두 PC에서 데이터를 실어보내어서 충돌이 발생하면(Collison) 두 PC는 자신이 보내려던 데이터를 랜덤한 시간 동안 기다렸다가 다시 보내게 된다.

    

   허브의 종류(Dummy Hub,Intelligent Hub)

         - 더미허브(Dummy Hub)
              호스트간 연결시켜주는 일반적인 기능을 수행하며 수신한 데이터를 허브의 다른 모든포트로 전달
              노드수가 많아지면 효율이 저하되고 최대 호스트수가 20대이다.

         - 인텔리전트 허브(Intelligent Hub)
              더미허브 + 네트워크 관리 기능 추가(SNMP 지원)가 된 허브로
              문제의 PC가 연결된 포트를 찾아내여 자동으로 문제가 계속되는 포트는 방출 시켜 버림(Isolation 기능)
              분리된 포트는 허브의 램프로 표시 (Auto Partition 기능)

 

 

 

3) 브리지(Bridge) L2장비
   - 브리지는 Collision Domain을 나누는 역할을 하며, 2개의 LAN을 연결 해주는 장비이다.
   - 브리지는 Learning, Flooding, Forwarding, Filtering, Aging 등 5가지 동작을 수행한다.

▶ Learning     = 각 PC들의 MAC address를 MAC Table을 저장한다.
▶ Flooding     = 들어온 포트를 제외한 나머지 모든 포트로 정보 전달(Mac Table에 해당 MAC주소가 없으면 실행)
                       ( Flooding이 될때 = Unknow MAC, Broadcast, Unicast MAC, MAC Table이 가득 찼을 때)
▶ Forwarding = 해당 포트로만 정보 전달 (Mac Table에 정보가 있을시 그 정보대로 전송)
▶ Filtering      = 같은 세그먼트일시 브리지를 넘지 못하게 하여 Collision Domain을 나눌 수 있다.
▶ Aging         = 테이블을 갱신 후 300초가 지나도 더이상 그 주소로 프레임이 들어오지 않으면 테이블에서 삭제 한다.

↑ Switch의 Mac Address Table 생성 과정 같다.

 

 

4) 스위치(Switch)  L2,3,4장비

 - 브리지 기능을 확장하여 고속으로 프레임을 전달하기 위해 개발.
 - 스위치는 어떤 주소를 가지냐에 따라 구분되며 L2: MAC주소, L3: 프로토콜 주소, L4:세션 프로토콜을 이용하여 스위칭 한다.
 - Switching = 하나의 Port로 전달 받은 Frame을 목적지 Port로 내보내는 과정
 - Switching 동작방식에 따라 Cut-Through방식, Interim Cut-Through방식, Store-And-Firward방식으로 나눈다.

Store-And-Forwarding 방식	전체정보를 다읽고 오류가 없는 프레임만 저장하여 보내며, 오류가 있는 프레임은 삭제한다.   에러 복구 능력이 뛰어나다.(안정성 o)   전체 정보를 읽어야 되기 때문에 처리 속도가 느리다. (속도 x)
Cut-Through 방식	MAC헤더의 목적지 주소를 확인한 후 즉시 전달하는 방법 (48bit만 봄)    store-and-forwarding 방식 보다 처리 능력이 빠르다. (속도 o)    에러 복구 능력에 약점이 있다. (안정성 x)
Fragment-Free 방식	Switch가 프레임에 64byte까지 검사한 후 전달을 시작 한다.       store-and-forwarding과 cut-through방식의 장점을 결합한 방식

 

 

STP(Spanning Tree Protocol)

스위치의 루핑을 방지하기 위한 프로토콜로 다음과 같은 조건을 갖는다.
   1. 네트워크당 하나의 루트 브리지를 선정한다.
   2. Non Root Bridge당 하나의 루트 포트를 선정한다.
   3. 세그먼트당 하나의 데지그네이티드 포트를 선정한다.
 

STP 설정 방법 

1) 루트 브리지 선출 ( # show spanning-tree )          * BPDU(Bridge Protocol Data Unit)메시지를 교환해서 루트 브리지를 선출          * BPDU는 BID(Bridge ID(우선순위), 스위치 식별자(MAC주소))를 포함          * 가장 작은 BID를 가지는 스위치가 루트 브리지로 선출(우선순위가 같으면 MAC주소가 낮은게우선)

* BPDU(Bridge Protocol Data Unit) = 스패닝 트리 정보를 자기들끼리 주고받기 위해서 사용되는 특수한 프레임
                                                             (Root BID, Root Path Coast, Sender BID, Port ID의 정보를 전송)

       2) packet tracer 설정 방법
            * 루트브리지로 설정        (config)#spanning-tree vlan 1 root primary  
            * 세컨드 루트브리지 설정  (config)# spanning-tree vlan 1 root secondary
            * 브리지 우선순위 값 할당 (config)# spanning-tree vlan 1 priority 0

        3) STP 포트에 대해
                * 루트 포트(Root Port)  
                      - 루트 브리지가 아닌 브리지에 반드시 존재
                      - 루트 브리지 경로로 가는 최적의 포트
                
            * 지정 포트(Designated Port) 
                      - 루트 브리지와 루트 브리지가 아닌 브리지에 존재
                      - 루트 브리지의 모든 포트는 지정 포트
                      - 세그만트당 1개의 지정 포트가 존재        

            * 비지정 포트(Non-designated Port) 
                      - 루트 포트, 지정 포트가 아닌 포트는 비지정 포트로 결정
                      - 차단된(blocking) 상태의 포트, 루프 방지
                      - 프레임 송신지 주소를 MAC테이블에 저장하지 못함

            * 비활성화 포트(disable port)
                       - 물리적으로 다운된 포트

 

 

4) Root Port 결정
           - 루트 브리지가 선정된 후, 루트 브리지를 제외한 스위치는 하나의 루트 포트를 선정
           - 루트 브리지에 가장 가까이 있는 포트를 선출 (Path Cost가 가장 낮은거)
             Path Cost = 링크의 대역폭

5) Designated Port 결정
           - 루트 브리지의 모든 포트는 지정 포트이다
           - 선출 방법 (1단계= 누가 더 작은 Root BID를 가졌는가? 
                             2단계= 루트 브리지까지의 Path Cost값은 누가 더 작은가?
                             3단계= 누구의 Sender BID가 낮은가?
                             4단계= 3단계까지도 결정하지 못하면 Non-designated Port가된다

 

5) 라우터(Router)  L4

라우터에 대한 설명 = http://bosungs2y.tistory.com/entry/Router-라우터-라우팅-프로토콜-라우티드-프로토콜스태틱-다이나믹-다이나믹

Static Router 구성 방법 = http://bosungs2y.tistory.com/entry/Router-3-Static-Routing을-이용한-라우터-구성-구성

Dynamic Router 자세한 설명 = http://bosungs2y.tistory.com/entry/Router-Dynamic-Routing

 

 

 

 

 

 

 

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             참고 사이트 및 문헌
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http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=star005&logNo=40113272424

http://blog.naver.com/somet2001?Redirect=Log&logNo=50168987552