OSI 7Layer 2Layer

  • 우리가 친구에 카톡을 보낼 때 그 데이터들은 바로 친구한테 가는 것이 아니다..
    다양한 근접 장비들을 통해 전달하고 또 전달해서 친구 카톡에 까지 전달 되는 것이다.
    우리가 소위 알고 있는 ip주소라는 것은 친구 휴대폰의 ip를 의미한다.
    그래서 통신에서는 바로 ip로 전달 되는 것이 아니기에 mac주소라는 것으로 전달하고
    그 장비들은 최적 경로를 통해 최종적으로 ip주소까지 절달된다.
    각 장비들을 우린 노드라 부르는데 그래서 2계층은 근접한 장비로 데이터를 보내준다 해서 node to node라 부른다.

2계층

그럼 mac 주소란 뭘까?

  • NIC(Network Interface Card)에 부여된 고유 식별 값이다.
  • 조금 더 쉽게 말해 Network 통신에서 인접한 장비에 접근하기 위해 사용되는 장비의 고유 이름인 것이다.

데이터 전송방식

Unicast

  • 단일(1:1) 장비로 데이터를 전송
  • 원하는 대상에게만 데이터 전송 가능하다.
  • 그렇기에 다른 장비에 부하를 주지 않는다.

unicast

Broadcast

  • 다수(1:N) 장비로 데이터를 전송
  • 다수(1:N) 장비로 데이터를 전송
  • 다수에게 보내다 보니 성능이 저하될 수 있는 단점이 있다.

broadcast

Multicast

  • 특정그룹(1:특정그룹) 장비로 데이터를 전송
  • 미리 약속된 그룹들이 있음
  • 이해가 안될 수 있으니 설명을 하면 아파트가 있다.
    근데 한 동에서 엘리베이터가 고장 났다. 그렇게 되면 굳이 브로드캐스트를 써서
    모든 주민들께 알려야 할까? 당연히 아니다. 그냥 고장난 동의 주민들에게만 알림 방송을 하면 된다.

multicast

Ethernet Protocol

  • 프토토콜은 약속이다. 그 계층간에 약속
  • 2계층에서는 이더넷으로 약속하고 통신하기로 했다.

그럼 Ethernet은 뭐지?

  • LAN을 위해 개발된 컴퓨터 네트워크 기술
  • 네트워크에 연결된 각 기기들이 고유의 MAC 주소를 가지고, 이 주소를 이용해 상호간에 데이터를 주고 받 을 수 있도록 만들어진 기술
  • 우리가 이더넷을 알아야하는 것은 현재 LAN의 90%가 이더넷을 사용하고 있다.

Ethernet에 종류

  • 이더넷에도 종류가 많지만 현재는 Ethernet v2와 IEEE802.3이 쓰인다.
  • 이 중에서도 대부분 통신에서는 Ethernet v2가 쓰인다.

2계층의 장비

  • 2계층의 장비도 여러개가 있지만 대표적으로 swich와 bridge가 있다.

    Bridge

  • Full Duplex를 지원하며 신호 재생을 수행하는 장비이다.

bridge

Switch(L2 Switch)

  • Switching 동작을 수행할 수 있는 장비
  • 2계층 프로토콜 정보를 해석하고 이용 가능한 장비
  • MAC주소를 해석할 수 있기 때문에 목적지를 구별하여 데이터를 전달 한다.
  • 즉 switch는 MAC 주소를 기반으로 통신을 하는 장비이다.

switch

그럼 Switching이란 무엇인가?

  • 네트워크에서 노드와 노드 간 연결을 중개해주는 것을 뜻합니다.
  • 노드와 노드 간 모든 연결을 직접 구축할 수 없기 때문에,
    마치 예전 전화를 연결시켜주는 전화 교환원과 같은 역할을 한다고 생각하면 된다.

이제 Switch의 통신 방법을 사진으로 알아보자!

통신방식1

1 Switch로 데이터가 들어오면 SMAC 주소를 MAC Table에서 확인
1-1 없으면 MAC Table에 SMAC(출발지 mac주소) 주소를 기록(Learning)

통신방식2

2 DMAC(도착지 mac주소) 주소를 MAC Table에서 확인
2-1 없으면 Flooding

통신방식3

3 데이터를 받은 장비에서 자신의 데이터가 아니면 폐기

통신방식4

4 수신자가 다시 응답 데이터를 전송할 때 SMAC을 MAC Table에서 확인
4-1 없으면 MAC Table에 SMAC 주소를 기록(Learning)

통신방식5

5 DMAC 주소를 MAC Table에서 확인
5-1 있으면 해당 Port로만 데이터 전송(Filtering/Forwarding)

통신방식6

6 MAC Table에 SMAC 주소가 있는 경우 학습하지 않음
6-1 MAC Table에 DMAC 주소가 있는 경우 Flooding 하지 않고 해당 목적지로만 데이터 전송
(Filtering/Forwarding)

통신방식7

Switch 기본기능

  • 스위치가 알아서 자동으로 동작하는 기능 들
  • Address Learning : 2계층 주소(MAC주소)를 학습하여 Table에 저장하는 기능
  • Filtering : MAC Table에 일치하지 않는 경로로의 전송을 막아주는 기능
  • Forwarding : MAC Table에 일치하는 경로로 전송해 주는 기능
  • Flooding : 모든 경로로 데이터를 전송해 주는 기능
    • MAC Table에 없는 MAC 주소를 받은 경우
    • Broadcast/Multicast 데이터를 받은 경우
    • MAC Table이 가득 찬 경우
  • Aging
    • MAC Table을 관리하기 위한 기법
    • 한번 사용된 MAC주소가 일정 시간 사용되지 않으면 삭제
    • Aging Time 기본 300초(5분)
    • 다시 사용되면 Aging Time 초기화
  • Loop avoidance : Loop를 회피할 수 있는 기능

## Switching의 작동 방식- Switch가 알아서 손실률을 보고 동적으로 방식을 변경 함

  • Store and Forward
    • 프레임을 모두 전송 받아 검사한 후 전달
    • FCS부터 체크하기 때문에 안정성이 높아짐
    • 속도가 떨어짐
  • Cut-Through
    • 가장 빨리 전달하는 것(스위치의 기본값)
    • 목적지 주소까지 확인한 후 바로 전달
    • 안정성이 떨어짐
    • 속도가 빠름
  • Fragment-Free
    • 프레임을 최소사이즈 64byte까지만 검사한 후 전달
    • 프레임의 64byte를 검사해서 FCS 가 있으면 Store and Forward 방식
    • FCS 가 없으면 Cut-Through