링크 계층(3) _ Switch, Switch와 Router 차이점

 Addressing: routing to another LAN 

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 Switch 

• bus형
  • 과거에 사용했다.
  • Ethernet을 사용했을 때에는 호스트가 추가되면 직접 선을 연결해야했다.
  • 건설 공수도 많이들고 medium을 각 호스트마다 공유하기 때문에 브로드캐스팅시 전자기파가 충돌 날 수 있다.
• star형
  • 현재에 사용하고 있다.
  • switch라는 장치를 사용하기 때문에 호스트가 추가되면 포트에 선만 꽂아주면 된다.
  • switch는 단순한 연결만을 도와주는 기기이다. 따라서 호스트의 컴퓨터 입장에서는 전혀 신경쓰이지 않는 존재다. ( 컴퓨터에게는 보이지 않는 장치임!)
  • switch 사용시에는 전자기파 충돌 단위가 호스트 - 스위치 사이로 좁혀진다는 장점이 있다.

 

Switch의 기본 동작 5가지

1️⃣ Learning(러닝)

• MAC address를 학습하여 테이블에 적어 놓는다.

2️⃣ Flooding(플러딩)

• MAC address를 모르면 들어온 포트를 제외하고 프레임을 모든 포트로 데이터를 뿌린다.

3️⃣ Forwarding(포워딩)

• 스위치가 목적지의 MAC address를 알고있어서 그대로 목적지 포트로 프레임을 보내는 것이다.

4️⃣ Filtering(필터링)

• 스위치가 목적지 MAC address를 알고 해당 주소가 포함된 포트로 프레임을 전송하는 포워딩을 하는데, 나머지 포트는 필터링되어 프레임이 전송되지 않는다.

5️⃣ Aging(에이징)

• 스위치는 MAC address를 학습하여 테이블에 저장한다. 이는 기본적으로 300초 동안 지속되며 300초 내에 프레임이 들어오지 않으면 MAC address는 지워진다. (에이징 시간은 조정 가능하다)

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 Switch: multiple simultaneous transmissions 

• 호스트들은 스위치와 직접적으로 연결되어 있다.
• 스위치 안에 스위치 테이블이 존재한다.
  • 어떤 MAC 주소를 가진 인터페이스가 어떤 포트에 붙어있는지 적혀있다.
  • 스위치 테이블 컬럼: 연결된 포트, MAC 주소, TTL
  • 이를 참조하여 알맞은 경로로 보낼 수 있다.
  • 스위치의 Self-learning을 통해 생성된다.

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 Switch: self-learning 

• 스위치 내부에 프레임이 들어오면, 그 링크 번호와 프레임의 MAC 주소를 스위치 테이블에 기록하면서 경로를 찾는 방식이다.

1️⃣ A → A` 경우

• • A는 A'에게 프레임을 보내야하지만 현재 A'가 어디에 있는지 모른다.
• A는 A'에게 프레임을 보내기위해 스위치로 보내면, 스위치는 1번에서 A가 들어왔기 때문에 A가 1번 인터페이스에 달려있는 것을 알 수 있다.
• 스위치 테이블을 업데이트 한다. => self-learning
• 스위치는 스위치 테이블을 살펴본다.
• 스위치 테이블에서 목적지를 찾으면, 해당 인터페이스로 내보낸다.
• 테이블에 목적지 정보가 없으면, Flooding을 진행한다. 즉, 다른 모든 호스트들에게 정보를 보낸다.

Flooding

• A'는 Flooding된 정보를 보고 자기 자신의 포트 넘버를 응답으로 알려준다.
• 스위치는 A'의 포트 넘버가 4번이라는 것을 알게되고 이를 스위치 테이블에 반영하여 업데이트한다.

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2️⃣ C → I 의 경우

• S4 기준으로 C가 1번에 있다는 것을 알 수 있다.
• S2와 S3은 0번으로부터 받았기 때문에 C가 0번에 있다고 인식하게 된다.
• S3는 I가 2번(내부)에, S4는 I가 3번에 있다는 것을 알게 된다.
• S1도 I가 0번에 있음을 알게되고 C에서 I까지 잘 도착하게 된다.

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 Switch vs Router 

Switch

• 목적지로 출발한 데이터를 중간에 적합한 경로로 스위칭해주는 역할을 한다.
• 데이터링크 계층에 속한다.
• 데이터링크 계층에 속해있으므로 MAC 주소 기반으로 동작한다.

Router

• 목적지로 가는 적합한 경로를 찾아주는 라우팅 기능을 한다.
• 네트워크 계층에 속한다.
• 네트워크 계층에 속해있으므로 IP 주소 기반으로 동작한다.

차이점

1️⃣ 가장 대표적인 차이는 계층의 차이이다. 라우터는 네트워크 계층에서 IP주소를 기반으로 동작하며 스위치는 MAC주소를 기반으로 데이터링크 계층에서 동작한다.

2️⃣ 스위치는 브로드캐스트 도메인을 구분할 수 없지만 라우터는 브로드캐스트 도메인을 구분하여 서로 다른 네트워크 대역을 구분한다.

3️⃣ 스위치는 불명확한 목적지를 가진 데이터를 처리할 때 모든 포트로 데이터를 퍼뜨리는 브로드캐스트를 하지만 라우터는 해당 데이터를 버린다.

4️⃣ 스위치는 관리자의 설정이 필요 없지만 라우터는 관리자의 설정이 필요할 수 있으며, 라우팅 테이블을 생성하고 유지하며, 통신 규칙을 설정한다.

 

 

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참고 자료

데이터 링크 계층 3

데이터 링크 계층 3

스위치, 라우터의 차이

스위치, 라우터의 차이

https://hihighlinux.tistory.com/95

시스코 스위치Switch 기능 5가지