[컴퓨터네트워크설계] 7-1. 스위치와 브릿지

1. 스위치와 브리지

 1) 스위치, 브리지란?

   · 스위치, 브리지는 2 이상의 링크계층 네트워크를 결합하여 LAN을 확장 구성하는 장비

    - 스위치는 여러 개의 포트를 가진 고성능 브리지(Multiport Bridge)

     - 단순 브리지는 2 포트 스위치로 볼 수 있음

  (1) 브리지

   - 소프트웨어 기반

   - 브리지 당 1 개의 스패닝 트리

   - 브리지 당 수개의 포트

   - 프레임 저장 후 전달

   - 한 번에 하나씩 프레임 전달

   - 각 포트에 전체용량을 쪼개어 할당 (전체용량을 각 포트가 공유하므로)

  (2) 스위치

   - 하드웨어 기반

   - 스위치 당 다수 스패닝 트리

   - 브리지 보다 훨씬 많은 포트 (다중 포트 브리지)

   - 프레임 저장 후 전달 뿐만 아니라 컷 스루 스위칭 방식도 가능

   - 한 번에 여러 프레임을 병렬로 동시 전달 가능

   - 각 포트에 전체용량을 동일하게 전용으로 할당

 2) LAN 스위치 주요 특징

  (1) 속도가 빠름(소프트웨어 보다 하드웨어적으로 수행)

   - CPU에 의한 소프트웨어 처리가 아닌 ASIC 하드웨어에 의한 수행으로 속도가 빠름

  (2) 네트워크를 미세하게 분할가능(MicroSegmentation)

   - 네트워크를 미세하게 분할하여 실사용자에게 대역폭을 최대한 할당할 수 있음

  (3) 각 포트 마다 전용 채널 할당 (Dedicated) 및 전이중 방식 사용 (Full-Duplex)

   - 각 포트 마다, 전용의 대역폭 채널을 할당, 전이중 방식의 데이터 통신

  (4) 브리지 보다 많은 수의 포트 보유 가능(Multiport Bridge)

   - 브리지는 최대 16개의 포트를 갖으나, 스위치는 수십 수백개의 포트도 가

  (5) 특정 트래픽을 고립시킬 수 있음(Isolated)

   - 특정 세그먼트로의 트래픽을 고립시킴에 의해 전체 가용 대역폭을 증가

    · 혼잡이 특히 심한 네트워크를 더 작은 세그먼트들로 나누어 통신트래픽을 고루 분산시켜 전체적인 효율을 개선시킬 수 있음

  (6) 수신된 프레임을 빠르게 포워딩하는 방식(Fast Forwarding)

   - 주로 Cut-through Switching 방식 사용

  (7) 2계층에서 동작(L2 스위치)

   - OSI 7계층모델의 관점에서 LAN Switch는 2계층(데이터링크 계층)에서 동작

    · 단, 요즈음은 2 ~ 3계층 기능 모두 가능한(Multi-layered) 장비도 출현

    · TP(Twisted Pair) 모듈과 FDDI 모듈등 여러개의 독립된 기능을 하나로 모을 수 있고 또한 하나에 브리지와 라우터 기능을 복합화시킬 수 있다.

  (8) LAN 스위치에 의한 가상 LAN 기능 구현(Virtual LAN)

   - 구성의 유연함을 제공 

스위치의 특징 5 가지

 1. ASIC

 2. 고속처리

 3. wire speed

 4. latency 낮춤

 5. full duplex

 3) 스위치의 기능

  (1) 주소 학습(Learning)

   - 스위치는 자신의 포트에 연결된 PC가 통신을 위해서 프레임을 내보내면 그때 이 PC의 MAC Address를 자신의 MAC Address Table에 저장해놓는다.

  (2) 플로딩(Floooding)

   - 프레임을 모든 포트에 전달

  (3) 포워딩(Forwarding)

   - 스위치나 브리지가 목적지의 MAC Address를 자신의 MAC Address Table에 가지고 있고, 이 목적지가 출발지와 다른 세그먼트에 존재하는 경우 발생

   - 프레임을 해당 포트에만 전달

  (4) 필터링(Filtering)

   - 브리지나 스위치가 목적지의 MAC Address를 알고 있고, 출발지와 목적지가 같은 세그먼트 상에 있는 경우 발생

   - 콜리전 도메인(Collision Domain)을 나눌 수 있는 기능을 제공

  (5) Aging

   - MAC Address를 MAC Address Table에 저장하기 시작한 이후 300초까지 정보를 갖고 있는다.

   - 300초가 지나도록 더 이상 그 출발지 주소를 가진 프레임이 들어오지 않으면 Table에서 삭제

 * 브리지에서 프레임의 흐름

 4) 프레임 전송모드

  (1) Store and Forwarding

   - 스위치나 브리지가 일단 들어오는 프레임을 전부 받아들인 다음 처리를 시작하는 방식

   - 에러는 없는지, 출발지 주소는 어디인지, 목적지 주소는 어디인지 파악

   - 긴 Latency

  (2) Cut-through

   - 스위치가 들어오는 프레임의 목적지 주소만을 본 다음 바로 전송 처리를 시작하는 방식

   - 48비트만을 확인

   - SoF보다 적은 Latency

  (3) Fragment-Free

   - 처음 512비트를 보고 판단하는 방식

   - 에러 감지 기능 제공

  (4) Adaptive Cut-through

   - 프레임에서 발생한 오류가 미리 정의한 한계 값을 넘지 않는 경우에는 Cut-through를 수행하고 이 값을 넘어서면 Store-and-forward 모드로 전환되는 방식