03. 네트워크 장비

YeJi Kim·2023년 1월 17일

네트워크 랜카드 브리지 스위치 허브

네트워크

목록 보기

3/9

랜카드(NIC)

지금은 PC에 랜카드를 꽂고 전원을 껐다가 다시 켜면 PC가 알아서 랜카드를 인식하고, 알아서 필요한 프로그램을 설치하고 네트워크에 연결해주는 ‘플러그 앤 플레이’를 지원
하지만 옛날에는 하나씩 사람이 설정해줘야 했다.
랜카드의 역할은 유저의 데이터를 케이블에 실어서 허브나 스위치, 혹은 라우터 등으로 전달해주고 자신에게 온 데이터를 CPU에게 전달해주는 역할
현재 가장 많이 사용되는 랜카드는 이더넷 용 랜카드
PC와 연결할 때 접속하는 방법
- PC의 버스(컴퓨터에서 데이터가 날아다니는 길) 방식
- PC에 맞는 방식을 설치해야 한다.
- 현재 가장 많이 사용하는 PCI 방식
- 예전에 많이 사용했던 ISA 방식

망분리

논리적 망분리
- CBC(Client Based Computing): 쓰던 PC에서 가상화를 시켜서 망을 분리하는 것
- PC에서 업무 영역과 인터넷 영역을 난누는 방식
- 기존 PC에 비해 가격이 월등히 싸고, 추가로 장비를 설치할 필요가 없어 망 분리 솔루션을 찾는 많은 고객들이 선호하는 방식
- 그러나 보안 이슈 없이 제대로 구성하기가 쉽지 않다. 기존 프로그램과 충돌하고, 악성코드가 침투할 수 있는 위험을 CBC로 막기에는 역부족이다.
- SBC(Server Based Computing): 별도의 서버를 두고 서버에서 가상화하는 방식
- 모든 프로그램은 서버에서 동작하고 PC는 그저 키보드 입력과 화면을 뿌려주는 것만 담당하는 방식
- 다른 말로 VDI라고 한다.

허브

다양한 용도와 속도에 따른 허브가 존재한다.
- 따라서, 랜카드의 속도에 맞는 허브를 선택하는 것이 중요하다.
허브는 한마디로 멀티포트 와 리피터 이다.
- 멀티포트: 포트가 많이 붙어있다.
- 리피터: 들어온 데이터를 그대로 재전송한다. 리피터는 신호를 수신하여 신호를 복원하고 증폭한 후 다음 구간으로 재전송하는 장비이다. 허브와 달리, 일대일 통신만 가능하다.
- 즉, 허브는 포트가 여러 개 달린 장비인데, 이것은 한 포트로 들어온 데이터를 나머지 모든 포트로 뿌려준다.
허브의 데이터 전송 과정
- 1번 PC가 허브를 통해 데이터를 전송하면, 허브는 데이터가 들어온 1번 포트를 제외하고 나머지 모든 포트(2~5번 포트)로 그 데이터를 뿌려주게 된다.
- 나머지 PC들(3~5번)은 자신에게 온 데이터가 아니라는 것을 눈치채고 데이터를 무시한다. 여기서 데이터가 나에게 온 건지 아닌지 알아내는 역할을 하는 것이 바로 랜카드이다. 랜카드는 들어온 프레임의 목적지 맥 어드래스를 보고 나서 자신의 백 어드레스와 비교한 후 자기의 것이 아니면 버린다.
- 하지만 2번 PC는 자신에게 온 데이터라는 것을 알기 때문에 이 데이터를 받아들인다. 따라서, 랜카드가 CPU에 인터럽트를 걸어서 이 데이터를 처리해 줄 것을 요청한다.
이더넷 허브는 CSMA/CD의 적용을 받는다. 따라서 같은 허브에 연결되어 있는 모든 PC들은 모두 ‘같은 콜리전 도메인(Collision Domain)’에 있다.

허브의 한계

모든 PC들은 하나의 콜리전 도메인 안에 있기 때문에 어느 한순간에는 하나의 PC만 데이터를 보낼 수 있다. 따라서 이러한 기능을 수행하는 허브를 Shared(공유방식) 허브라고 한다.
한 번의 콜리전이 발생하면 그 허브에 붙어있는 모든 PC들이 영향을 받는다. 또한 하나의 허브에 연결되는 허브와 PC 수가 증가할 수록 콜리전 도메인의 크기가 커진다.

허브의 종류

인텔리전트(Intelligent) 허브: 지능형 허브
- NMS(네트워크 관리 시스템)를 통해서 관리가 된다. 즉, NMS에서 모든 데이터를 분석하고 제어할 수 있다.
- 문제가 계속되는 포트를 분리시켜 따로 고립시켜 버린다. 나머지 PC는 그 PC로부터 영향을 받지 않고 정상적인 통신을 계속 할 수 있다. (Auto Partition 기능)
- 또 분리된 포트는 허브에서 램프로 표시되기 떄문에 바로 어떤 PC인지 알게 되어 조치가 가능하다.
세미 더미 허브: 더미 허브이지만 인텔리전트 허브와 연결하면 인텔리전트 허브가 된다.
더미(Dummy) 허브
세미인텔리전트(Semi-Intelligent) 허브
스테커블 허브: 쌓을 수 있는 허브.

허브와 스위치

허브의 한계를 해결하기 위해 콜리전 도메인을 나누어 줄 수 있는 브리지(Bridge)와 스위치(Switch) 등장.
브리지보다 스위치가 빠르기 때문에 브리지는 잘 사용되지 않는다. 스위치의 모든 기능은 브리지에서 출발한다.
스위치와 허브의 차이
- 스위치는 포트별로 콜리전 도메인이 나뉘어 있다.
- 따라서, 스위치는 1번과 2번 사이에 통신이 일어나면 나머지 모든 PC들은 다른 통신을 수행할 수 있다. 반면에, 허브는 나머디 PC들은 기다려야만 한다.
- 스위치는 허브에 비해서 데이터를 처리하는 방법이 우수할 뿐만 아니라 데이터의 전송 에러 등을 복구해 주는 기능 등 여러 가지 기능을 가지고 있다.
- 그러나 허브도 허브대로의 장점이 있다. 허브는 스위치보다 싸고 데이터 처리 속도가 일반적으로 스위치에 비해 빠르다.

허브와 브리지

브리지는 허브로 만들어진 콜리전 도메인 사이를 반으로 나누고 중간에 다리를 놓는다.

브리지/스위치의 기능

Learning. 배운다.
- 출발지의 맥 어드레스를 확인하고 출발지의 맥 어드레스를 브리지 테이블에 저장한다.
- 브리지 테이블을 보고 다리를 건너가게 할 것인지 말 것인지를 결정한다.
Flooding. 모르면 들어온 포트를 제외한 다른 모든 포트로 뿌린다.
- 브리지 테이블에 없는 주소여서 건너가게 해야할지 말아야할지 모르는 경우
Forwarding. 해당 포트로 건네준다.
- 목적지가 어디 있는지를 알고 있는데 그 목적지가 다리를 건너가야만 하는 경우
- 해당 포트 쪽으로만 프레임을 뿌린다.
Filtering, 다른 포트로는 못 건너가게 막는다.
- 브리지를 못 넘어가게 막는다.
Aging. 나이를 먹는다.
- Aging 타이머를 사용하여 일정한 기간 동안만 맥 어드레스를 브리지 테이블에 저장한다.

브리지와 스위치의 차이점

스위치는 처리 방식이 하드웨어로 이루어지기 때문에 소프트웨어적으로 프레임을 처리하는 브리지에 비해서 훨씬 빠르다.
브리지는 포트들이 같은 속도를 지원하는 반면, 스위치는 서로 다른 속도를 연결해줄 수 있는 기능을 제공한다.
스위치는 브리지에 비해 제공하는 포트의 수가 훨씬 많다.
스위치의 경우에는 Cut-thorough 또는 Store-and-forward 방식을 사용하는 데 비해서 브리지는 오로지 Store-and-forward 방법만을 사용한다.
- Store-and-forward: 일단 들어오는 프레임을 전부 받아들인 후 처리를 시작하는 방식. 에러 복구 능력이 뛰어나다.
- Cut-thorough: 스위치가 들어오는 프레임의 목적지 주소만 본 후 바로 전송 처리를 시작하는 방식. 에러 복구 능력에 약점을 가지고 있다.

Looping 현상

루핑은 프레임이 네트워크 상에서 무한정으로 뱅뱅 돌기 때문에, 인터넷의 특성상 네트워크가 조용해야 데이터를 전송할 수 있는 다른 녀석들이 계속 네트워크가 조용해지기를 기다리기만 할 뿐 데이터 전송은 불가능해지는 상태
브리지나 스위치에 목적지까지의 경로가 두 개 이상 존재하면 반드시 루핑이 발생한다.
루핑을 막아주는 알고리즘, ‘스패닝 트리 알고리즘’
- 루핑을 막기 위해 두 개 이상의 경로가 발생하면 하나를 제외하고 나머지 경로를 자동으로 막아두었다가 기존 경로에 문제가 생기면 막아놓은 경로를 풀어서 데이터를 전송하는 알고리즘

라우팅과 스위칭

가격, 속도, 구성의 편리함 면에서 스위치가 우세하다.
스위치의 한계를 해결하는 라우터
- 브로드캐스트 도메인을 나눠준다.
  - ARP는 브로드캐스트를 사용하며, ARP는 하루에 여러번 발생한다.
  - 브로드캐스트는 CPU 성능을 저하시킨다.
- 패킷 필터링 기능 제공
  - 네트워크 주소에 따라 전송을 막앗다 풀었다 하는 필터 기능을 제공해서 불필요한 트래픽이 전송되는 것을 막는 보안 기능을 제공한다.
- 로드 분배
  - 한쪽 경로에 문제가 생겨도 바로 다른 경로를 타고 날아갈 수 있다. 스위치의 로드분배는 제한적이다.
- 여러 상황에 따라 트래픽의 전송 순서를 조정해주는 QoS(Quality of Service) 기능 제공