혼공네트 - 2차시_물리 계층과 데이터 링크 계층

이더넷

이더넷 표준

오늘날의 유선 LAN 환경은 대부분 이더넷을 기반으로 구성된다. 만약 유선 LAN 환경을 구축했다면 물리 계층에서는 이더넷 규격 케이블을 사용했을 것이고, 데이터 링크 계층에서 주고받는 프레임은 이더넷 프레임의 형식을 따를 것이다.

 

이더넷은 국제적으로 표준화가 이루어졌다. 이후 전기전자공학자협회에서 이더넷 관련 기술을 IEEE 802.3이라는 이름으로 표준화했다.

IEEE 802.3은 서로 다른 컴퓨터가 각기 다른 제조사의 네트워크 장비를 사용하더라도 동일한 형식의 프레임을 주고받고 약속한 듯 통일된 형태로 작동하는 것은 통신매체를 비롯한 네트워크 장비들이 이터넷 표준을 준수하기 때문에 이더넷 관련 다양한 표준들의 모음을 의미한다고 봐도 된다.

 

 

통신 매체 표기 형태

이더넷 표준 규격에 따라 구현된 통신 매체를 지칭할 때는 통신 매체의 속도와 특성을 한눈에 파악하기 쉽도록

전송속도 BASE-추가특성과 같은 형태로 표기한다.

 

1. 전송 속도

전송 속도(Data Rate)는 숫자만 표기되어 있으면 Mbps 속도, 숫자 뒤에 G가 붙는 경우 Gbps 속도를 의미한다.

전송 속도 표기	의미
10	10Mbps
100	100Mbps
1000	1000Mbps(1Gbps)
2.5G	2.5Gbps
5G	5Gbps
10G	10Gbps
40G	40Gbps
100G	100Gbps

 

2. BASE

BASE는 베이스밴드(BASEband)의 약자로, 변조 타입(Modulation Type)을 의미한다. 변조 타입이란 비트 신호로 변환된 데이터를 통신 매체로 전송하는 방법을 의미합니다. 일반적인 LAN 환경에서는 특별한 경우가 아니라면 대부분 디지털 신호를 송수신하는 베이스밴드 방식을 사용하므로 대부분의 이더넷 통신 매체는 BASE를 사용한다고 기억해도 된다.

 

3. 추가 특성

추가 특성(Additional distinction)에는 통신 매체의 특성을 명시한다. 10BASE-2, 10BASE-5와 같이 전송 가능한 최대 거리가 명시되기도 하며, 비트 신호를 옮길 수 있는 전송로 수를 의미하는 레인 수가 명시되기도 한다.

 

 

통신 매체 종류

추가 특성에 C, T, S, L이라는 글자가 있다면 이는 각각 동축 케이블(C), 트위스티드 페어 케이블(T), 단파장 빛을 활용하는 광섬유 케이블(S), 장파장 빛을 활용하는 광섬유 케이블(L)을 의미한다.

추가 특성 표기(통신 매체의 종류)	케이블 종류
C	동축 케이블
T	트위스티드 페어 케이블
S	단파장 광섬유 케이블
L	장파장 광섬유 케이블

 

10BASE-T 케이블 : 10Mbps 속도를 지원하는 트위스티드 페어 케이블

1000BASE-SX 케이블 : 1000Mbps 속도를 지원하는 단파장 광섬유 케이블

1000BASE-LX 케이블 : 1000Mbps 속도를 지원하는 장파장 광섬유 케이블

이더넷 표준과 통신 매체의 표기가 항상 일대일로 대응되는 것은 아니라는 점에서 유의해야 한다.

표준 규격	통신 매체
IEEE 802.3i	10BASE-T
IEEE 802.3u	100BASE-TX
IEEE 802.3ab	1000BASE-T
IEEE 802.3bz	2.5GBASE-T, 5GBASE-T
IEEE 802.3an	10GBASE-T
IEEE 802.3z	1000BASE-SX, 1000BASE-LX
IEEE 802.3ae	10GBASE-SR, 10GBASE-LR

 

 

이더넷 프레임

현대 유선 LAN 환경은 대부분 이더넷을 기반으로 구성되므로 호스트가 데이터 링크 계층에서 주고받는 프레임 형식도 정해져 있다. 즉, 이더넷 네트워크에서 주고받는 프레임인 이더넷 프레임 형식은 정해져 있다.

 

이더넷 프레임은 상위 계층으로 부터 받아들인 정보에 헤더와 트레일러를 추가하는 캡슐화 과정을 통해 만들어진다. 수신지 입장에서는 프레임의 헤더와 트레일러를 제거한 뒤 상위 계층으로 올려보내는 역캡슐화 과정을 거친다.

 

이더넷 프레임 헤더는 기본적으로 프리앰블, 수신지 MAC 주소, 송신지 MAC 주소, 타입/길이로 구성되고, 페이로드는 데이터, 트레일러는 FCS로 구성된다.

 

- 프리앰블

프리앰블(Preamble)은 이더넷 프레임의 시작을 알리는 8바이트(64비트) 크기의 정보이다. 프리앰블의 첫 7바이트는 10101010 값을 가지고, 마지막 바이트는 10101011 값을 가집니다. 수신지는 이 프리앰블을 통해 이더넷 프레임이 오고 있음을 알아차린다. 즉, 프리앰블은 송수신지 간의 동기화를 위해 사용되는 정보이다.

 

- 수신지 MAC 주소와 송신지 MAC 주소

'물리적 주소'라고도 불리는 MAC 주소는 데이터 링크 계층의 핵심이다. MAC 주소는 네트워크 인터페이스마다 부여되는 6바이트(48비트) 길이의 주소로, LAN 내의 수신지와 송신지를 특정할 수 있다.

 

같은 네트워크 내에서 동일한 MAC 주소를 가진 기기들이 있다면 송신지와 수신지를 특정할 수 없기에 곤란할 것이다. 그래서 MAC 주소는 일반적으로 고유하고, 일반적으로 변경되지 않는 주소로써 네트워크 인터페이스마다 부여된다. 보통 NIC(Network Interface Controller)라는 장치가 네트워크 인터페이스 역할을 담당한다.

MAC주소는 총 68비트, 16진수 열두 자리로 구성되어 있다.

 

- 타입/길이

타입/길이 필드에는 타입(Type) 혹은 길이(Length)가 올 수 있다. 필드에 명시된 크기가 1500(16진수 05DC) 이하일 경우 이 필드는 프레임의 크기(길이)를 나타내는 데 사용되고, 1536(16진수 0600)이상일 경우에는 타입을 나타내는데 사용된다.

 

타입이란 이더넷 프레인이 '어떤 정보를 캡슐화했는지'를 나타내는 정보입니다. 이더타입(Ethertype)이라고도 부른다. 대표적으로 상위 계층에서 사용된 프로토콜의 이름이 명시된다. 가령 어떤 프레임이 IPv4 프로토콜이 캡슐화된 정보를 운반한다면 타입에는 16진수 0800이, 어떤 프레임이 ARP 프로토콜이 캡슐화된 정보를 운반한다면 타입에는 16진수 0806이 명시될 것이다.

타입	프로토콜
0800	IPv4
86DD	IPv6
0806	ARP

 

- 데이터

데이터는 상위 계층에서 전달받거나 상위 계층으로 전달행댜 할 내용이다. 네트워크 계층의 데이터와 헤더를 합친 PDU가 이곳에 포함된다. 최대 크기는 1500바이트로, 유의할 점은 반드시 일정 크기(46바이트 이상)여야 한다는 점이다. 그 이하의 데이터라면 크기를 맞추기 위해 패딩(Padding)이라는 정보가 내부에 채워진다. 보통 46바이트 이상이 될 때까지 0으로 채워진다.

 

- FCS

FCS(Frame Check Sequence)는 수신한 이더넷 프레임에 오류가 있는지 확인하기 위한 필드이다. 여기서 오류 검출이 이루어진다. 이 필드에는 CRC(Cyclic Redundancy Check), 즉 순환 중복 검사라고 불리는 오류 검출용 값이 들어간다.

 

송신지는 프리앰블을 제외한 나머지 필드 값들을 바탕으로 CRC 값을 계산한 후, 이 값을 FCS 필드에 명시한다. 그리고 수신지는 수신한 프레임에서 프리앰블과 FCS 필드를 제외한 나머지 필드 값들을 바탕으로 CRC 값을 계산한 뒤, 이 값을 FCS 필드 값과 비교한다. 이때 비교 값이 일치하지 않으면 프레임에 오류가 있다고 판단하여 해당 프레임을 폐기한다.

 

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NIC와 케이블

NIC

통신 매체에는 전기, 빛 등 다양한 신호가 흐를 수 있다. 호스트가 이를 제대로 이해하려면 통신 매체를 통해 전달되는 신호와 컴퓨터가 이해할 수 있는 정보 간에 변환이 이루어져야 한다. 이때 호스트와 유무선 통신 매체를 연결하고 이러한 변환을 담당하는 네트워크 장비가 NIC이다. 호스트는 NIC가 있어야 네트워크에 참여할 수 있다. 이런 점에서 NIC를 '호스트를 네트워크(LAN)에 연결하기 위한 하드웨어'라고 표현하기도 한다.

 

- NIC의 생김새

NIC는 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, LAN 카드, 네트워크 카드, 이더넷 카드(이더넷 네트워크의 경우) 등 다양한 명칭으로 불린다. '카드'라는 표현이 붙은 이유는 초기 NIC는 확장 카드 형태로 따로 연결하여 사용했기 때문이다.

 

요즘에는 NIC의 형태도 다양해졌다. USB로 연결하는 NIC도 있고, 마더보드에 내장된 NIC도 있다.

 

- NIC의 역할

NIC는 통신 매체에 흐르는 신호를 호스트가 이해하는 프레임으로 변환하거나 반대로 호스트가 이해하는프레임을 통신 매체에 흐르는 신호로 변환한다. 따라서 호스트가 네트워크를 통해 송수신하는 정보는 NIC를 거치게 된다. 이처럼 NIC는 네트워크와의 연결점을 담당한다는 점에서 네트워크 인터페이스(Network Interface) 역할을 수행한다고도 한다.

 

MAC 주소는 네트워크 인터페이스마다 할당되고, NIC는 네트워크 인터페이스 역할을 수행한다. NIC는 MAC 주소를 통해 자기 주소는 물론, 수신되는 프레임의 수신지 주소를 인식한다. 그래서 어떤 프레임이 자신에게 도달했을 때 자신과는 관련 없는 수신지 MAC 주소가 명시된 프레임이라면 폐기할 수 있고, FCS 필드를 토대로 오류를 검출해 잘못된 프레임을 폐기할 수도 있다.

 

 

트위스티드 페어 케이블

트위스티드 페어 케이블(Twisted Pair Cable)은 구리 선으로 전기 신호를 주고받는 통신 매체이다.

 

- 트위스티드 페어 케이블의 생김새

트위스티드 페어 케이블은 케이블 본체와 케이블의 연결부인 커넥터(Connector)로 이루어져 있다. 트위스티드 페어 케이블에서 주로 활용되는 커넥트를 RJ-45라고 부른다.

 

본체 내부는 케이블의 이름처럼 구리 선이 두 가닥씩 꼬아져 있다. 그런데 본체가 구리 선으로 이루어진 상태에서 전기 신호를 주고받다 보면 전자적 간섭이 생길 수 있다. 이렇게 전기 신호를 왜곡시킬 수 있는 간섭을 노이즈(Noise)라고 부른다.

 

트위스티드 페어 케이블은 구리선으로 이루어졌기에 노이즈에 민감하다. 그래서 트위스티드 페어 케이블 중에서는 구리 선을 그물 모양의 철사 또는 포일로 감싸 보호하는 경우가 많다. 구리 순 주변을 감싸 노이즈를 감소시키는 방식을 차폐(Shielding)라고 하고, 차폐에 사용된 그물 모양의 철사와 포일을 각각 브레이드 실드(Braided Shield), 혹은 포일 실드(Foil Shielding)라고 한다.

 

- 실드에 따른 트위스티드 페어 케이블의 분류

브레이드 실드로 구리 선을 감싸 노이즈를 감소시킨 트위스티드 페어 케이블은 STP(Shielded Twisted Pair) 케이블, 포일 실드로 노이즈를 감소시킨 트위스티드 페어 케이블은 FTP(Foil Twisted Pair) 케이블이라고 한다. 반면 아무것도 감싸지 않은 구리 선만 있는 케이블은 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블이라고 부른다. 이처럼 트위스티드 페어 케이블은 실드에 따라 크게 세 종류로 나눌 수 있지만, 이는 일반적인 구분법이다. 실제로는 실드의 종류를 더 세분화하여 나누기도 한다.

 

 

• U : 실드 없음
• S : 브레이드 실드
• F : 포일 실드

XX에는 케이블 외부를 감싸는 실드의 종류가 명시된다. 하나 혹은 두 개일 수도 있다. 그리고 Y에는 꼬인 구리선 쌍을 감싸는 실드의 종류가 명시된다.

• S/FTP 케이블 : 케이블 외부는 브레이드 실드로 보호되며, 꼬인 각 구리 선 쌍은 포일 실드로 감싼 케이블을 의미한다.
• F/FTP 케이블 : 케이블 외부와 각 구리 선 쌍을 모두 포일 실드로 감싼 케이블을 의미한다.
• SF/FTP 케이블 : 케이블 외부는 브레이드 실드와 포일 실드로 감싸고, 각 구리 선 쌍은 포일 실드로 감싼 케이블을 의미한다.
• U/UTP 케이블 : 아무것도 싸지 않은 케이블을 의미한다.

 

- 카테고리에 따른 트위스티드 페어 케이블의 분류

트위스티드 페어 케이블은 카테고리(Category)에 따라서도 분류할 수 있다. 카테고리는 트위스티드 페어 케이블 성능의 등급을 구분하는 역할을 한다. 높은 카테고리에 속한 케이블일수록 높은 성능을 보인다. 카테고리는 영문 표기에서 앞의 세 글자를 딴 Cat이라는 표기로 줄여서 표현하는경우가 많다.

 

 

광섬유 케이블

광섬유 케이블(Fiber Optic Cable)은 빛(광신호)을 이용해 정보를 주고받는 케이블이다. 빛을 이용하여 전송하기에 전기 신호를 이용하는 케이블에 비해 속도도 빠르고, 먼 거리까지 전송이 가능하다. 노이즈로 부터 간섭 받는 영향도 적다. 그런 이유로 광섬유 케이블은 대륙 간 네트워크 연결에도 사용된다.

 

- 광섬유 케이블의 생김새

 

광섬유 케이블도 케이블 본체와 커넥터로 이루어져 있다. 다만 광섬유 케이블은 트위스트 페어 케이블에 비해 활용되는 커넷터 종류가 좀 더 다양하다. 대표적으로 LC 커넥터, SC 커넥터, EC 커넥터, ST 커넥터가 있다.

 

광섬유 케이블 본체 내부는 마치 머리카락과 같은 형태의 광섬유로 구성되어 있다. 광섬유는 빛을 운반하는 매체이다.

 

광섬유의 중심에는 코어(Core)가 있다. 코어는 광섬유에서 실질적으로 빛이 흐르는 부분이다. 그리고 코어를 둘러싸는 클래딩(Cladding)이 있다. 클래딩은 빛이 코어 안에서만 흐르도록 빛을 가두는 역할을 한다. 코어와 크래딩 간에 빛의 굴절률 차이를 만들어 빛을 코어 내부에 가두는 원리이다.

 

광섬유 케이블은 코어의 지름에 따라 싱글 모드 광섬유 케이블(SMF; Single Mode Fiber)과 멀티 모드 광섬유 케이블(MMF; Multi Mode Fiber)로 나뉜다. 여기서 싱글 모드와 멀티 모드는 광섬유 케이블의 종류를 구분하는  가장 기본적인 기준이다.

 

- 싱글 모드 광섬유 케이블

싱글 모드 광섬유 케이블과 멀티 모드 광섬유 케이블의 주된 차이점은 코어의 지름이다. 싱글 모드 광섬유 케이블은 코어의 지름이 8~10up 정도로, 멀티 모드 광섬유 케이블에 비해 작다. 코어의 지름이 작다면 빛이 이동할 수 있는 경로가 많지 않다. 즉, 코어의 지름이 작다면 빛의 이동 경로가 하나 이상을 갖기 어렵고, 이를 두고 '모드(Mode)가 하나(Single)'라고 표현한다.

 

싱글 모드 케이블은 신호 손실이 적기에 장거리 전송에 적합하다. 반면 멀티 모드에 비해 일반적으로 비용이 높다는 단점도 있다. 싱글 모드 케이블은 파장이 긴 장파장의 빛은 사용한다.

 

- 멀티 모드 광섬유 케이블

멀티 모드 케이블은 코어의 지름이 50~62.5um정도로 싱글 모드가 크다. 그러므로 아래 그림처럼 빛이 여러 경로로 이동할 수 있다. 이를 두고 '모드(Mode)가 여러 개(Multi)'라고 표현한다.

 

멀티 모드는싱글 모드보다 전송 시 신호 손실이 클 수 있기에 장거리 전송에는 부적합하다. 실제로 싱글 모드 케이블은 수십 킬로미터까지 전송이 가능하는데 비해, 멀티 모드 케이블은 일반적으로 수백 미터, 길어야 수 킬로미터 정도만 전솧이 가능하다. 그래서 멀티 모드 케이블은 비교적 근거리를 연결하는 데 주로 사용된다. 또한 멀티 모드 케이블은 싱글 모드에 비해 단파장의 빛을 사용한다.

 

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허브

주소 개념이 없는 물리 계층

물리 계층에는 주소 개념이 없다. 송수신지를 특정할 수 있는 주소는 데이터 링크 계층부터 존재하는 개념이다. 물리 계층에서는 단지 호스트와 통신 매체 간의 연결과 통신 매체상의 송수신이 이루어질 뿐이다. 그렇기에 물리 계층의 네트워크 장비는 송수신되는 정보에 대한 어떠한 조작(송수신 내용 변경)이나 판단을 하지 않는다.

 

데이터 링크 계층에는 MAC 주소 라는 주소 개념이 있다. 따라서 데이터 링크 계층의 장비나 그 이상 계층의 장비들은 송수신지를 특정할 수 있고, 주소를 바탕으로 송수신되는 정보에 대한 조작과 판단을 할 수 있다.

 

 

허브

물리 계층의 허브(Hub)는 여러 대의 호스트를 연결하는 장치이다. 리피터 허브(Repeater Hub)라 부르기도 하고, 이더넷 네트워크의 허브는 이더넷 허브(Ethernet Hub)라고도 부른다. 허브는 커넥터를 연결할 수 있는 네 개의 연결 지점이 있는데, 이를 포트(Port)라고 한다. 포트에 호스트와 연결된 통신 매체를 연결할 수 있다.

 

 

- 허브의 특징

허브는 오늘날 인터넷 환경에서 잘 사용되지는 않는다. 그런데 허브를 설명하는 이유는 허브가 가진 두가지 큰 특징 때문이다.

 

1. 전달 받은 신호를 다른 모든 포트로 그대로 다시 내보낸다.

허브는 물리 계층에 속하는 장비이고, 물리 계층에서는 주소 개녀이 없기에 허브는 수신지를 특정할 수 없다. 따라서 신호를 전달받으면 어떠한 조작이나 판단을 하지 않고 송신지를 제외한 모든 포트에서 그저 내보내기만 한다. 허브를 통해 이 신호를 전달받은 모든 호스트는 데이터 링크 계층에서 패킷의 MAC 주소를 확인하고 자신과 관련 없는 주소는 폐기한다.

 

2, 반이중 모드로 통신한다.

반이중(Half Duplex) 모드는 마치 1차선 도도처럼 송수신을 번갈아 가면서 하는 통신 방식이다. 즉, 동시에 송수신이 불가능하다. 반대로 전이중(Full Duplex) 모드는 송수신을 동시에 양방향으로 할 수 있는 통신 방식이다.

 

- 콜리전 도메인

한 호스트가 허브에 송신하는 동안 다른 호스트는 손신하고 싶은 것이 있어도 기다려야 한다. 그런데 만일 동시에 허브에 신호를 송신하면 충돌(Collision)(콜리전)이 발생한다. 허브에 호스트가 많이 연결되어 있을 수록 충돌 발생 가능성이 높다. 불시에 다른 호스트가 허브로 신호를 송신할 수 있기 때문이다. 이렇게 충돌이 발생할 수 있는 영역을 콜리전 도메인(Collision Domain)이라고 한다. 허브에 연결된 모든 호스트는 같은 콜리전 도메인에 속한다.

 

콜리전 도메인은 작으면 작을수록 충돌이 발생할 가능성이 줄어들기 때문에 좋다. 허브의 넚은 콜리전 도메인으로 인한 충돌 문제를 해결하려면 'CSMA/CD 프로토콜'을 사용하거나 스위치 장비를 사용해야 한다.

 

 

CSMA/CD

CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)는 충돌 문제를 해결하기 위한 프로토콜이다.

 

1. CS는 Carrier Sense, 캐리어 감지를 의미한다.

CSMA/CD 프로토콜을 사용하는 반이중 이더넷 네트워크에서는 메시지를 보내기 전에 현재 네트워크상에서 전송 중인 것이 있는지를 먼저 확인한다. 현재 통신 매체의 사용 가능 여부를 검사하느 것이다. 이를 캐리어 감지(Carrier Sense)라고 한다.

 

2. MA는 Multiple Access, 다중 접근을 의미한다.

캐리어 감지를 하는 데도 두 개 이상의 호스트가 부득이하게 동시에 네트워크를 사용하려 할 때가 있다. 복수의 호스트가 네트워크에 접근하려는 상황을 다중 접근(Multiple Access)이라고 한다. 이때 충돌이 발생한다.

 

3. CD는 Collision Detection, 충돌 검출을 의미한다.

충돌이 발생한다면 이를 검출하는데, 이를 충돌 검출(Collision Detection)이라고 한다. 충돌을 감지하면 전송이 중단되고, 충돌을 검출한 호스트는 다른 이들에게 충돌이 발생했음을 알리고자 잼 신호(Jam Signal)라는 특별한 신호를 보낸다. 그리고 임의의 시간 동안 기다린 뒤에 다신 전송한다.

 

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스위치

스위치(Switch)는 데이터 링크 계층의 네트워크 장비이다. 2계층에서 사용한다 하여 L2 스위치(L2 Switch)라고도 부른다. 스위치의 여러 포트에는 호스트를 연결할 수 있는데, 이런 점은 허브와 유사하다. 하지만 스위치는 허브와 달리 MAC 주소를 학습해 특정 MAC 주소를 가진 호스트에만프레임을 전달할 수 있고, 전이중 모드의 통신을 지원한다. 그렇기에 스위치를 이용하면 포트별로 콜리전 도메인이 나뉘고, 전이중 모드로 통신하므로 CSMA/CD 프로토콜이 필요없다.

 

- 스위치의 특징

스위치의 가장 중요한 특징은 특정 포트와 해당 포트에 연결된 호스트의 MAC 주소와의 관계를 기억한다는 것이다. 이를 통해 원하는 호스트에만 프레임을 전달할 수 있다. 스위치의 이러한 기능을 MAC 주소 학습(MAC Address Learning)이라 부른다.

 

스위치는 MAC 주소 학습을 위해 포트와 연결된 호스트의 MAC 주소 간의 연관 관계를 메모리에 표 형태로 기억한다. 스위치의 포트와 연결된 호스트의 MAC 주소 연관 관계를 나타내는 정보를 MAC 주소 테이블(MAC Address Table)이라고 부른다.

 

 

MAC 주소 학습

스위치는 1. 플러딩 2. 포워딩과 필터링 3. 에이징이라는 세 가지 기능을 통해 MAC 주소 테이블이 채워지고 유지됩니다.

 

1. 플러딩 : 허브처럼 송신지 포트를 제외한 모든 포트로 프레임을 전송하는 스위치의 동작

2. 필터링 : 전달받은 프레임을 어디로 내보내고 어디로 내보내지 않을지 결정하는 스위치의 기능

3. 포워딩 : 프레임이 전송될 포트에 실제로 프레임을 내보내는 스위치의 동작

4. 에이징 : MAC 주소 테이블에 등록된 특정 포트에서 일정 시간 동안 프레임을 전송받지 못했을 때 해당 항목은 삭제되는 스위치의 기능

 

> 데이터 링크 계층의 스위치와 유사한 장비로 브리지(Bridge)라는 장비도 있다.

브리지 : 네트워크 영역을 구획하여 콜리전 도메인을 나누거나 네트워크를 확장하는 용도로 사용된다.

(스위치 기능 제공 : MAC주소 학습 , 포워딩, 필터링)

 

 

VLAN

VLAN(Virtual LAN)은 한 대의 스위치로 가상의 LAN은 만드는 방법이다. 허브는 송신지 포트를 제외한 모든 포트로 신호를 내보내기에 네트워크상에 불필요한 트래픽이 늘어날 수밖에 없고, 이는 성능 저하로 이어진다. 스위치에 연결된 호스트 중에서도 서로 메시지를 주고받는 일이 적거나 브로드캐스트 메시지를 받을 필요가 없어서 굳이 같은 네트워크(LAN)에 속할 필요가 없는 호스트가 있을 수 있다. 그렇다고 이들을 분리하고자 매번 새로운 스위치 장비를 구비하는 것은 낭비이니 이때 구성하는 것이 VLAN이다.

 

VLAN을 구성하면 한 대의 물리적 스위치라 해도 여러 대의 스위치가 있는 것처럼 논리적인 단위로 LAN을 구획할 수 있다. 호스트의 물리적 위치와 관계없이 논리적인 LAN을 구성할 수 있는 것이다.

 

- 포트 기반 VLAN

포트 기반 VLAN(Port Based VLAN)은 스위치의 포트가 VLAN을 결정하는 방식이다. 사전에 특정 퐅에 VLAN을 할당하고, 해당 포트에 호스트를 연결함으로써 VLAN에 포함시킬 수 있다.

그런데, 한 대의 스위치만으로 포트 기반 VLAN을 나누면 문제가 있는데 포트 수가 부족해질 수도 있기 때문이다. VLAN 스위치 여러 대를 구비해 같은 VLAN 포트끼리 연결하여 VLAN을 확장하는 방법도 있지만, 이 또한 포트의 낭비이다.

이럴 때 사용할 수 있는 방법이 VLAN 트렁킹이다.

 

VLAN 트렁킹(VLAN Trunking)은 두 대 이상의 VLAN 스위치를 효율적으로 연결하여 확장하는 방법이다. 스위치 간의 통신을 위한 특별한 포트인 트렁크 포트(Trunk Port)에 VLAN 스위치를 서로 연결하는 방식이다.

 

- MAC 기반 VLAN

MAC 기반 VLAN(MAC Based VLAN)은 포트가 VLAN을 결정하는 방식이 아니라 송수신하는 프레임 속 MAC 주소가 호스트가 속할 VLAN을 결정하는 방식이다.