[네트워크] 네트워크 연결 장치와 가상 LAN

1. 네트워크 연결 장치

Router: 3계층, 네트워크 계층, IP주소

Link-Layer Switches: 2계층, 논리주소

Hub: 1계층, 물리계층

 

1.1 리피터(Repeater)

- 계층 1 기능 수행(bit Level)

- 잡음, 간섭, 왜곡된 신호의 재생 및 증폭

- 물리 주소 필터링 기능 X

 

 

1.2 허브(Hub)

- 멀티 포트 리피터

: 계층 1의 기능 수행, 필터링 기능 X

- 다단 계층 네트워크 연결 가능(중복 연결 등 가능)

- 기존 버스형 이더넷을 축소시킨 형태

 

 

1.3 스위치(Switch)

- 계층 2 기능 수행

- 멀티 포트 브리지

- 스위칭 테이블(Switching Table)을 통해 링크 계층 주소 인식 및 필터링 수행

- MAC 주소 변경하지 않음 (≠ 라우터)

 

1.4 투명 스위치(Transparent Switch)

- 스위칭 테이블을 자동으로 생성하는 스위치

: 지국 추가/삭제 시 자동으로 테이블 재구성

: Learning/Intelligent Switch

- 루프 문제 해결

- CSMA/CD 없이 언제든 지국 간 프레임 전송 가능

- UTP 케이블, 광 케이블 등 다양한 연결장치로 다운 링크/업링크 모두 가능

 

투명 스위치의 자동 학습

프레임의 송신자 주소를 통해 테이블을 생성함.

 

루프 문제

한 쌍의 브로드 캐스트 LAN에 두 개 이상의 스위치를 사용하면 무수한 프레임 복사본이 생성됨. 

 

최소 비용 신장 트리(MST, Minimum cost Spanning Tree) 

신장 트리: 어떤 그래프에 대해, 모든 정점이 간선으로 연결되어 있으면서 사이클이 형성되지 않는 형태 

최소 비용 신장 트리: 신장 트리 중 가중치의 합이 최소인 트리로, 스위치로 연결된 네트워크를 그래프의 자료 구조로 인식해 루프를 스스로 제거하는 알고리즘으로 쓰임.

알고리즘: 크루스칼 알고리즘(Kruskal Algorithm), 프림 알고리즘(Prime Algorithm)

 

프림 알고리즘을 통한 신장 트리 구하기

LAN → Switch 가중치: 0

Switch → LAN 가중치: 1

 

1.5 라우터(Router)

- 계층 3(물리, 데이터 링크, 네트워크 계층) 연결 장비

- 독립적인 네트워크들을 연동(internetworking)

 

스위치와의 차이점

- 라우터의 각 인터페이스는 물리주소와 논리주소(IP 주소)를 가짐.

- 패킷 전달 시 링크 계층 주소가 변경됨.

 

라우터 동작

- 이더넷 헤더 제거

→ IP 주소 확인

→ 새로 생성한 이더넷 헤더 붙임

 

1.6 3계층 스위치(L3 Switch)

- H/W로 구현되어 라우터(S/W)와 동일한 기능 수행

- 라우팅 프로토콜은 동작 불가능

1.7 게이트웨이(Gateway)

- 라우터와 혼용되지만 더 포괄적인 개념

- OSI 상위계층까지 담당하는 변환 장비와 S/W를 모두 이르는 용어

 

EX) 메일 게이트웨이

: 특정 범위 내 메일 시스템에서 외부 메일과 내부 메일을 변환/연동하는 장비

 

2. 가상 LAN(Virtual LAN)

- 실제로는 하나의 동일한 LAN으로 연결되어 잇지만, 여러 개의 LAN인 것 처럼 구성하는 기법

: 브로드캐스트 영역을 새로 생성

: 인터넷을 통해 원거리 상에서 가상 LAN을 생성할 수도 있음

 

가상 LAN 장점

- 비용 및 시간 절약

- 가상 워크그룹 생성

- 보안성 확보