CISCO_PART4_네트워크 장비(NIC/Hub/Switch/Bridge/Router/Gateway)
0️⃣ Repeater
Amplify signal over same network before the signal becomes too weak/corrupted
- sinal can become weak due to trasmisison length
- operate at phisical layer
1️⃣ 랜카드 NIC
Network Interface Card(NIC): 랜카드
connect computer to network
- installed in the computer to establish a LAN
- operate on datalink layer
- 유저의 데이터를 케이블에 실어서 허브나 스위치, 혹은 라우터 등으로 전달해주고
- 자신에게 온 데이터를 CPU에게 전달
랜카드 구분하기
✔️ 어떤 환경에서 사용하는가에 따른 구분 - 대부분 이더넷용
✔️ PC의 버스(bus)방식에 따른 구분 - 현재는 대부분 PCI방식 - 버스: 컴퓨터에서 데이터가 날아다니는 길
✔️ 속도에 따른 구분 - 요즘은 1000Mbps 또는 1Gbps용 - 네트워크 상에서 날아다니는 데이터의 양이 많아졌기 때문이다.
✔️ 카드에 접속하는 케이블의 종류 - UTP 타입을 일반적으로 쓰는 추세
2️⃣ 허브
multi-port-repeater
- connect multiple wires coming from different branches
- cannot filter data
- one hub, one collision domain
허브의 포트 ➡️ 케이블 ➡️ 랜카드에 설치된 PC ➡️ 랜카드에 맥 어드레스
허브에 연결된 PC끼리 통신이 가능하다. (쉐어드 허브 방식)
허브 기능
- multi port
- repeater
케이블은 전송 거리의 한계가 있음
이를 허브 연결을 통해 해결
리피터: 중간에서 들어온 데이터를 다른 쪽으로 전달해 주는 역할
⭐️ 쉐이드 허브 방식
같은 허브로 연결된 PC들은 같은 콜리전 도메인에 있다.
- 같은 허브로 연결된 PC끼리 통신 가능하다.
💥 콜리젼 도메인
한 PC가 데이터 보내고 있는데 또 다른 PC가 데이터 보내려고 하면 콜리젼 발생
같은 허브에 연결되어 있는 모든 PC들은 같은 콜리젼도메인에 있다. (쉐어드 허브 방식)
🟰 허브에 붙어있는 하나의 PC가 통신을 하게 되면 다른 모든 PC는 통신을 중단해야 한다.
허브에 붙은 PC의 수 ⬆️ 콜리전 도메인의 크기 ⬆️
콜리전 도메인을 나누는 방식으로는 스위치와 브리지가 있음.
3️⃣ 허브의 한계
쉐어드 허브 방식의 한계
허브에 연결된 PC의 수가 많아질수록 콜리젼 도메인도 더 많이 발생.
아무리 랜카드, 허브 속도, 케이블 속도를 올리더라도 또 그만큼 PC가 많이 연결된다면 그대로
콜리전 도메인이 너무 커지게되면 속도 👎🏻
4️⃣ 허브의 종류
- active hub: used to extend maximum distance between node
- passive hub: collect wiring from nodes, relay singnals onto network
- intelligent hub
인텔리전트 허브
- 관리 기능을 제공
- NMS(네트워크 관리 시스템)을 통해서 관리
- NMS통해서 모든 데이터 분석, 제어도 가능
- 멀리서도 허브의 동작 감시, 조정
Auto Partition
만약 한 🖥️가 고장이 나서 계속 이상한 데이터를 끊임없이 보낸다!
그러면 그 PC랑 같은 허브로 연결된 PC들은 모두 통신이 불가능한 상태가 되어 버림. (이더넷의 CSMA/CD 프로토콜)
이 때 ✨인텔리전트 허브✨는 이런 문제의 PC를 자동으로 Isolation 해 버린다. “너 문제되니까 방출”
그러면 그 PC는 통신을 못 하게 되겠지만 나머지 PC들은 정상적인 통신 가능~
또 분리된 PC는 램프로 표시되기 때문에 어떤 PC인지 알고 조치를 취할 수 있음
세미 더미 허브
더미 허브 안에 인텔리전트 허브와 연결하면 자기도 인텔리전트 허브가 됨
stackable 허브
스택을 위해 케이블로 연결될 수 있는 허브
✅ stackable 스위치/ 허브
서로 간의 연결이 훨씬 효울적으로 설게되어 있음
- Backplane: (장비 간 데이터 전송을 위해 연결된 일종의 고속도로)가 훨씬 빨라짐
- 연결된 장비 중 하나가 고장나도 다른 장비에 영향을 주지 않음
- 혼자 있는 것보다 여러 대가 스택으로 연결되면 훨씬 더 좋은 성능 발휘
- NMS 네트워크 관리 시스템을 이용했을 때도 전체 스택 장비들을 한 대의 장비처럼(IP주소 하나로) 관리 가능
🆚 반대되는 개념은 standalone
작은 규모일떄는 standalone 쓰는 것이 합리적
6️⃣ 브리지
- repeater ➕ filter content by reading MAC adderss of the source, destination
- connect two LANs on same protocol
- operate at datalink layer
브리지가 스위치의 원조격
브리지는 허브로 만들어진 콜리전 도메인 사이를 반으로 나누고 중간에서 다리 역할
중간에 서서 브리지 테이블을 보면서 통신이 다리 한쪽에서만 이루어지면 다리를 못 건너가게 하고, 통신이 다리를 건너야 하면 그 때만 다리를 건너게 해 준다.
이렇게 콜리전 도메인을 나누어 놓는다.
5️⃣ 스위치 Switched Ethernet
- multiport bridge
- operate at datalink layer
- error checking, does not forward packets with error Shared Ethernet방식인 허브의 한계를 보완
스위치는 브리지에서 출발하여 기능을 더한 것
스위치는 포트별로 콜리전 도메인이 나뉘어져 있다.
허브: 1,2번 PC가 통신중이면 3번은 기다려야 함.
스위치: 3번도 동시에 통신 가능, 콜리전 도메인을 나눠주었기 때문.
✔️ 스위치의 기능
- 콜리전 문제 해결
- 허브에 비해 데이터를 처리하는 방법이 우수하다
- 데이터의 전송 에러 복구
✔️ 스위치 종류
switches can operate at different OSI levels
Layer 2 Swtich(L2 Switch)
- operate at datalink layer
- use MAC address
- forward data between same network
- LANs
Layer 3 Swtich(L3 Switch)
- operate at network layer
- switching ➕ routing
- use IP address
- route data between different subnet
- routing table
- bigger network that L2 switch
Layer 7 Swtich(L7 Switch)
- operate at application layer
- forward data based on application data(HTTP request, FTP request, email header)
- load balancing, content filtering, firewalls, deep packet inspection
7️⃣ 브리지/스위치의 기능
✔️ learning
무엇을? 맥 어드레스
브리지나 스위치는 출발지의 맥 어드레스를 읽어서 자신의 브리지 테이블에 저장
✔️ flooding
이 맥 어드레스 주소 처음 보는데? 나의 브리지 테이블에 없어. ➡️ flooding
한 번도 통신을 해 보지 않은 주소라서 브리지가 출발지 주소를 learning하지 못했음
출발지를 제외한 나머지 포트로 뿌림
들어온 포트를 빼고 모든 포트로 프레임을 뿌림
➡️ broadcast, multicast일 때도 flooding발생
✔️ forwarding
목적지의 맥 어드레스를 자신의 브리지 테이블에 가지고 있음!
그런데 다리를 건너야 함(다른 세그먼트에 있음)
해당 포트쪽으로만 프레임을 뿌리는데, 그 포트가 다리 넘어에 있음
✔️ filtering
filtering이 바로 콜리젼 도메인을 나눠주는 기능
목적지의 맥 어드레스를 자신의 브리지 테이블에 가지고 있음!
그리고 그 목적지는 브리지를 넘어갈 필요가 없음.
출발지와 목적지가 같은 세그먼트에 있다는 뜻이다.
브리지를 건너가지 않아도 통신이 일어날 수 있으니 다리를 막는다.
💡 브리지의 필터링 기능 덕분에 양쪽 세그먼트에서 동시에 통신이 가능한 것.
✔️ aging
브리지는 춟발지의 맥 어드레스를 자신의 브리지 테이블에 저장하는데, 평생 기억할 수는 없음.
일정 시간(5분)이 지나면 맥 어드레스 정보를 브리지 테이블에서 지움.
그래야지 또 새로운 맥 어드레스를 기억하니까.
✔️ aging reflash
만약 브리지 테이블에서 맥 어드레스 지우기 전에 또 통신을 했다면?
aging타이머가 끝나기 전에 같은 출발지를 가진 녀석이 또 브리지로 들어오면 브리지는 타이머 리셋, 처름부터 다시 카운트
브리지 🆚 스위치
브리지, 스위치는 허브보다 한 수 위의 장비
공통점: 콜리전 도메인을 나누어 주는 역할을 한다.
1. 처리 방식 차이
🌉 브리지: 소프트웨어 방식, 느림
🎛️ 스위치: 하드웨어 방식, 빠름
ASIC: Application Specific Integrated Circuit 미리 칩에 구워서 하드웨어 방식으로 만듦.
2. 포트 속도 차이
🌉 브리지: 모든 포트 같은 속도
🎛️ 스위치: 포트마다 다른 속도 지원 가능, 서로 다른 속도 연결 가능
3. 포트 수 차이
🌉 브리지: 적음
🎛️ 스위치: 많음
4. 프레임을 처리하는 방식 차이
🌉 브리지: store and foward
🎛️ 스위치: store and foward && cut-through
☑️ 브리지, 스위치의 프레임을 처리하는 방식
✔️ store and foward: 에러 복구 능력
스위치나 브리지는 일단 들어온 프레임 다 받음
전체 프레임이 다 들어올 떄까지 기다렸다가…
프레임이 다 들어왔는지, 에러는 없는지, 출발지 주소, 목적지 주소 확인
에러 발견하면 프레임 버리고 재전송 요구
에러 복구 능력 👍🏻
✔️ cut-through: 빠름
처음 48비트만 확인하고 목적지 확인해 프레임을 목적지로 전송해 버림.
에러 찾아내기 어려움
✔️ fragment free
처음 512비트까지 확인함.
에러 감지 능력이 컷스루에 비해서는 우수
8️⃣ Looping 뺑뻉이
루핑:
스위치나 브리지에 목적지까지의 경로가 두 개 이상 존재하면 프레임이 빙빙 도는 루핑 발생
루핑이 발생하면 다른 PC들은 데이터를 보낼 수가 없음
스패닝 트리 알고리즘:
루핑 막는 알고리즘
MST https://soheeparklee.github.io/posts/DS-mst/
☑️ Fault Tolerant, Load Balancing
✔️ Fault Tolerant
네트워크 상에 어떤 문제가 발생했을 때를 대비해 장애 대비를 해 두는 것
라우터를 두 대 연결해 두어 한 대가 죽었을 때 대비하기
✔️ Load Balancing
로드를 분산한다. 두 개의 인터넷 회선을 사용해 속도 2배, 동시에 폴트 톨러런트
대부분의 로드 밸런싱은 폴트 톨러런트가 가능하나, 폴트 톨러런트는 로드 발랜싱이 안 되는 경우도 있음.
9️⃣ Spanning Tree Algorithm 스패닝 트리 알고리즘
루핑을 미리 막기 위해 두 개 이상의 경로가 발생하면 하나를 제외하고 나머지 경로를 자동으로 막아 두었다가
기존 경로에 문제가 생기면 막아놓은 경로를 풀어 데이터 전송
시스코의 이더 채널
여러 개의 링크가 마치 하나의 링크처럼 인식되게 한다.
🔟 라우터의 기능
Router
connect different network, manage traffic
route data between network based on IP address
👮🏻 direct data packet to the right destination
- operate at Network Layer
라우터의 기능
- 브로드캐스트 도메인 나누기
- 스위칭이 콜리전 도메인을 나눴다면, 라우팅은 브로드캐스트 도메인을 나눈다.
- 스위칭이 콜리전 도메인을 나눴다면, 라우팅은 브로드캐스트 도메인을 나눈다.
- 라우터로 브로드캐스트 도메인을 나눠주지 않으면 한 번의 브로드캐스트가 모든 영역에 영향을 준다.
- 패킷 피터링 기능(보안 기능)
- 불필요한 트래픽 전송 막기
- 로드 분배
- Quality Of Service
- 프로토콜, 데이터 크기, 중요도 등 상황에 따라 트래픽의 전송 순서 조절
Router 🆚 Switch
Switch
- used within single network to connect devices(computer/printer/server)
- enables these devices to communicate with each other
- Layer 2(DataLink Layer)
✅ Gateway
passage to connect two networks
networks that work upon different networking models
- take data from one system -> interprete -> transfer to another system
- also called protocol converters