[혼자 공부하는 네트워크] 스위치

안녕하세요! 제이덥입니다. 지난 주부터 "혼자 공부하는 네트워크" 도서를 통해 네트워크에 대해 학습하고, 공부한 내용을 공유드리고 있습니다. 이번 섹션에서는 스위치와 VLAN 대해 다룹니다. 주소를 식별한다는 차이점이 큰 유용성을 만들어내는 부분이 재밌었습니다. 같이 살펴보시죠.
*포스팅에 활용한 도서는 제가 직접 구매하여 작성한 글이며, 혼공단 11기 활동의 일환으로 학습 내용을 공유하고자 합니다. 도서와 활동에 대한 자세한 내용은 아래 Reference에서 확인하실 수 있습니다.

1️⃣ 스위치

• 스위치(switch)
  • 정의 : 데이터 링크 계층의 네트워크 장치로 여러 포트에 호스트에 연결하여 송수신에 도움을 주는 장치
  • alias : L2 스위치(L2 스위치)
  • 허브와 차이점
    • MAC주소를 학습하여 송수신된 주소를 식별할 수 있어 특정 MAC주소를 가진 호스트에만 프레임을 전달 할 수 있다.
    • 전이중 통신을 지원한다 → 콜리전 도메인이 포트별로 분산되고 CSMA/CD 프로포톨이 필요하지 않음!
  • CSMA/CD 프로토콜의 대기 시간이 줄어 속도가 상대적으로 빠르며, 현대의 이더넷 네트워크 구성에 차주 사용
  • 데이터 링크 상위에서 쓰는 스위치 : L3 스위치, L4 스위치 등
• 스위치(switch) 특징
  • MAC 주소 학습(MAC address learning) : 해당 포트에 연결된 MAC주소와의 관계를 기억 → 원하는 호스트에만 프레임 전달
  • MAC 주소 테이블(MAC address table) : MAC 주소 학습을 위해 포트와 연결된 MAC주소의 메타데이터를 정리한 표
• MAC 주소 학습(MAC address learning) 방법
  1. 가정 :
     1. 포트는 송신지의 MAC주소를 알 수 없는 상황
     2. 스위치의 주소학습은 송신지의 MAC주소 필드로 부터 시작을 함
  2. 먼저 프레임이 전달되면 송신지 MAC주소를 MAC 주소 테이블에 기입함
  3. 플러딩(flooding): 스위치는 수신지의 주소를 모르는 상황이므로 모든 포트로 프레임을 전송
  4. 올바르게 전달받은 호스트는 응답 메시지를 송신하고, 다른 호스트는 프레임을 폐기 → 응답받은 메시지를 근거로 MAC 주소 테이블에 메시지 기록
     • 필터링(filtering) : 전달 받은 프레임을 어디로 내보내고, 어디로 내보내지 않을지 결정하는 것
     • 포워딩(forwarding) : 프레임이 전송될 포트에 실제로 프레임을 내보내는 것
  5. 에이징(aging) : 이후 MAC 주소 테이블에 등록된 특정 포트에서 일정시간 이상 프레임을 받지 못하면 해당 항목을 삭제함
• 💡브리지
  • 데이터 링크 계층의 스위치와 유사한 장비 → 네트워크 영역을 구획하여 도메인을 나누거나 확장
  • 단, 사용지 줄어드는 추세
    • Why? 네트워크 구획 및 확장은 스위치를 통해서도 가능하고, 스위치의 기능이 브릿지의 기능을 포함하여 훨씬 다 양하며 처리 성능 우수

2️⃣ VLAN

• VLAN(Virtual LAN)
  • 정의 : 한 대의 스위치로 가상의 LAN을 만드는 것
  • 사용하는 이유 :
    • LAN안에서도 서로 메시지를 주고 받을 일이 적거나 비슷한 유형의 브로드 캐스트 메시지를 받을 필요가 없어 분리해주기 위해(새로운 장비 없이 구현 가능)
  • 방식 :
    • 포트 A,B,C,D,E,F,G,H가 있을 때 가상의 그룹으로 AD, EH를 묶어 LAN 1, LAN 2와 같이 구분
  • 장점 :
    • 도메인이 달라짐 → 호스트가 브로드 캐스트 할 경우 본인의 VLAN내에서만 전달 할수 있게 됨

      

      출처 : 혼자공부하는 네트워크(무단 재배포 금지)

• 포트기반 VLAN
  • 정의 : 스위치의 포트가 VLAN을 결정하는 방식으로 사전에 특정 포트를 VLAN에 할당하고, 해당 포트에 호스트를 연결하는 방법
  • 가장 대중적인 방식
  • 확장 방법 :
    • VLAN 트렁킹(VLAN Trunking)
      • 트렁크 포트를 이용해서 2대 이상의 VLAN 스위치를 확장하는 효율적인 방법
      • 트렁크 포트(trunk port) : 스위치 간의 통신을 위한 특별한 포트
    • 💡 트렁크 포트로 전달받은 VLAN이 어디에 속하는지 파악하는 방법
      • 이더넷 프레임 802.1Q 프레임 이용 → VLAN 태그가 프레임에 추가되어 있음

        

        출처 : 혼자공부하는 네트워크(무단 재배포 금지)

• MAC 기반 VLA인
  • 정의 : 사전에 설정된 MAC 주소를 VLAN에 할당하는 방법
  • 포트가 아닌 프레임 속 MAC주소가 호스트를 정함

Reference :

• 혼자 공부하는 네트워크
• 혼공학습단 12기 활동
• 혼자 공부하는 네트워크 GitHub
• 혼자 공부하는 네트워크 Youtube 강의