스위치 탄생배경/기능 5가지

탄생 배경

- 네트워크 참여자(=PC의 갯수) ↑ = 데이터의 양 ↑

- CSMA/CD 한계 발생 = 데이터 충돌 ↑

- 콜리전 발생으로 영향을 받는 노드 (=PC)

결국! 허브의 한계점 때문에 생겨난 것이 바로 스위치!

 

* 필터링 기능.

-> 프레임 내의 MAC주소를 평가하여 그 프레임을 브릿지를 통해 보낼 것인지 말것인지를 판단하는 기능

-> 필터링을 통해 불필요한 네트워크간의 통신을 억제하고 결과적으로 콜리전 발생을 방지

 

브릿지	스위치
2~4개의 포트 제공	몇십 또는 몇백개의 포트 제공
소프트웨어 방식으로 처리 : SLOW	하드웨어 방식으로 처리 : FAST
동일한 속도만을 지원	서로 다른 속도를 지원

 

- 스위치는 Layer2 wkdql

- 장비 안에 MAC 주소 테이블 존재 -> 이것을 참조하여 필터링

- 스위치에서는 포트별로 하나의 콜리전 도메인이 형성

 

특징!!

- 패킷의 목적지 주소로 지정된 디바이스로 이어지는 포트로만 패킷이 전달됨

- 불필요한 트래픽을 방지하고 통신 효율을 향상

 

 

스위치의 기능

- Learning (스위치에는 MAC Address table이 있다.)

스위치는 자신에게 연결된 컴퓨터의 LAN주소(MAC주소)를 스스로 학습하는 기능이 있다.

이렇게 학습된 주소들은 MAC주소 테이블에 저장되며 프레임 전달시 사용된다.

 

Source MAC address / 맥 테이블을 생성

 

1) 최초 스위치의 MAC Address table은 비어 있는 상태

2) 스위치는 자신의 포트에 연결된 A와의 통신을 위해 패킷을 내보내면 그 때 A의 MAC Address를 읽어서 자신의 MAC Address table에 저장

3) 나중에 어떤 PC가 A에게 통신할 경우, 자신의 MAC Address table을 참고해서 패킷을 전달함

 

- Flooding (브로드캐스트 한다.)

들어온 포트를 제외하고 다른 모든 포트로 전송하는 기능

 

1) A로부터 들어온 프레임의 목적지 주소가 MAC Address에 없음

2) 들어온 포트를 제외한 나머지 모든 포트로 뿌림

3) Broadcast를 메시지를 보낸 것과 동일함

 

- Forwarding

스위치는 수신되는 모든 프레임의 목적지 주소를 알아낸 다음 MAC주소 테이블을 검색하여 해당 포트로만 프레임을 전달!

다른 포트로는 프레임 전달을 차단시키는 필터링 동작을 수행한다.

 

해당 포트로 패킷을 건네주는 기능

 

1) A로부터 들어온 프레임의 목적지 주소가 MAC Address table에 있음

2) 목적지 주소가 있는 포트로만 프레임을 뿌려줌

 

- Filtering

다른 포트로 데이터가 전달되지 못하도록 막는 기능

 

1) 출발지가 목적지와 같은 세그먼트에 있는 경우에는 다른 세그먼트로 보내지 못하게 막음

2) E0에서 E2로 보낸 경우, 가은 세그먼트이므로 E1,E3로는 Filtering이 적용됨

3) 스위치에서 Collision Domain을 나누는 기능을 함

 

- Aging

 

 

1) 스위치에서 MAC Address는 일정시간이 지나면 삭제됨

2) Aging Timer가 끝나기 전에 해당 포트로 frame이 들어오면 처음부터 다시 카운트

3) MAC Address table의 효율적 관리를 위해 사용됨

 

 

 

스위치의 프레임 처리 방식

 

1) Store-and-Forward

[배경: 현대 네트워크에서는 데이터의 양이 너무 많아서 일일이 스토어앤포워드 방식으로 에러를 체크하기에는 무리]

- 일단 들어오는 프레임을 전부 다 받아들이고 처리를 시작

- 스위치가 유입된 모든 프레임에 대해서 CRC값을 체크하여 에러여부를 확인하는 방식

- 프레임이 다 들어왔나 체크 //에러 있는지 없는지 체크// 출발지와 목적지 주소 체크

- 에러가 발견이 되면 프레임을 drop 하고 재전송을 요구 (=에러 복구 능력이 뛰어나다고 판단)

 

* CRC / Checksum 이라는 단어를 보면 에러 검사라고 생각하자!

 

2) Fragment-free

- 처음 들어오는 512비트(=64바이트 / 1바이트=8비트) 정보만을 확인하여 collision발생 여부만을 확인하는 방식

(3-4-5룰을 적용하여 앞에 64바이트 부분만 확인했을 때 콜리전이 없으면 괜찮더라)'

- 이론으로 처음 등장하고 이 기술이 적용된 스위치는 없었음

(-> Later, 컷스루 방식에서 프래그먼트 프리방식을 도입)

: 에러 감지 능력이 컷스루에 비해서 우수함

 

3) Cut-through

- 처음 들어오는 48비트(=6바이트 / 1바이트 = 8비트) 정보(=dest mac)만을 체크

- frame이 다 들어오기를 기다리지 않고 앞에 들어오는 목적지 MAC Address만 본 후 바로 전송시작

- 처리속도가 빠르다는 장점

- 에러복구능력은 떨어진다는 단점

 

 

=> 요즘에는 스위치를 Fragment-free와 Cut-through를 합쳐서 기능하는 경우가 있다.