CISCO 네트워킹 03. 네트워크 장비 - 허브, 스위치&브리지

랜카드 (Network Interface Card)

랜카드는 사용자의 데이터를 케이블에 실어 허브, 스위치, 라우터 등 각종 네트워크 기기로 전달하고 자신에게 온 데이터를 CPU에게 전달한다.

 

랜카드는 1) 어디에 설치하는지, 2) 속도는 얼마인지, 그리고 3) 어떤 케이블을 사용하는지에 따라 분류할 수 있다.

 

 * 어디에 설치하는지

  > 랩탑용, 데스크톱용

 

 * 속도

  > 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps etc..

 

 * 케이블 종류

 > 광케이블 등.

 

---

허브

허브는 '멀티포트 리피터'로 정의된다.

 1) 여러 포트를 동시에 연결할 수 있고

 2) 특정 포트로 들어온 데이터를 나머지 모든 포트로 전송할 수 있다.

 

또한 CSMA/CD 방식을 사용하기 때문에 한 번에 하나의 PC만 통신이 가능하다.

 

허브는 인텔리전트 허브, 세미 인텔리전트 허브, 더미 허브, 스태커블 허브가 존재한다.

 

1. 인텔리전트 허브

 - 문제가 발생한 포트를 격리 가능(Auto Partitioning)

 - Network Management Service(NMS)로 관리됨

 

2. 세미 인텔리전트 허브

 - 연결되는 허브와 동일한 동작을 수행함

 

3. 스태커블 허브

 - 웹 브라우저를 통해 허브의 상태를 파악할 수 있음

 - 포트의 상태, 데이터 양을 모니터링 가능함

 

---

NMS (Network Management Service)

NMS는 네트워크 관리 시스템으로, 컴퓨터 네트워크 또는 네트워크들을 모니터링하고 관리하는 데 사용되는 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 총칭한다.

 

예를 들어, 네트워크가 문제 없이 작동하고 있는지 검사하는 것이나 서버 컴퓨터나 기타 장비들의 이상 유무 등 전반적인 관리를 전부 포함한다. 이러한 문제점들을 점검하고 모니터링한 뒤 사후 조치나 관리까지 총괄하는 일을 의미한다.

 

NMS의 5대 기능 (FCAPS)

1. 결함 관리 (Fault Management)
   • 결함 탐지 및 이를 보고하여 신속히 결함을 해결함
2. 회계 관리 (Accounting Management)
   • 사용자의 네트워크 자원 사용 비용을 측정하고 알림
3. 구성 관리 (Configuration Management)
   • 네트워크 통신망을 구성하는 통신장비, 프로그램 등에 대한 위치/구성 정보 등을 파악하여 관리하고 재구성함
4. 성능 관리 (Performance Management)
   • 네트워크 운용에 관한 통계의 수집 및 분석을 통해 향후 수요 예측과 네트워크 운용의 최적화를 관리함
5. 보안 관리 (Security Management)
   • 통신망과 통신장비에 대한 접근 제어와 보안 서비스 등을 관리함

 

---

브리지 & 스위치

브리지와 스위치는 데이터 링크 계층의 네트워크 장비로, 한 번에 하나의 PC만 통신 가능한 허브를 보완한다.

 

허브가 한 번에 하나의 PC만 통신이 가능한 것은 CSMA/CD 방식 때문이다.

 

브리지와 스위치는 이 충돌 문제를 다루기 위해 충돌이 발생하는 영역(Collision Domain)을 기기 내에서 자체적으로 분할하여 한 브리지(혹은 스위치) 내에서 여러 통신이 이뤄지도록 만들었다.

 

브리지가 가장 먼저 만들어졌고, 스위치는 브리지의 기능을 모두 수행하며 추가적인 기능까지 수행할 수 있다.

 

브리지의 동작 원리는 다음과 같다.

 1) 동일한 도메인에 있는 MAC 주소로 통신할 때는 브리지를 차단한다.

 2) 다른 도메인에 있는 MAC 주소로 통신할 때는 브리지를 연결한다.

 

브리지 수행기능 5가지

 1. Learning : 통신이 이뤄질 때 모르는 MAC 주소를 주소 테이블에 저장한다.

 2. Flooding : 모르는 MAC 주소가 들어오면 들어온 포트를 제외한 나머지 포트로 전부 전송한다.

 3. Filtering : MAC 주소를 알고, 같은 세그먼트 내에 존재한다면 브리지를 차단한다. 

 4. Forwarding : MAC 주소를 알고, 다른 세그먼트에 존재한다면 브리지를 연결한다.

 5. Aging : 주소 테이블에 저장한 MAC 주소는 일정 시간이 지나면 삭제한다.

 

브리지 vs. 스위치

	브리지	스위치
구현 방식	소프트웨어	하드웨어 (비교적 빠름)
가격	싸다	비싸다
지원 포트 수	2 ~ 3개	수 십 ~ 수 백개
세그먼트 별 속도	동일함	상대
프레임 처리 방식	들어오는 프레임을 모아서 한 번에 처리  (store-and-forward)	프레임이 들어올 때마다 처리 (cut through)

 

---

루핑? STP?

여러 브리지가 둘 이상의 경로로 서로 연결된 상태에서, 모르는 MAC 주소에 대한 통신이 들어오면 Flooding으로 인해 브로드캐스팅이 연쇄적으로 발생하여 모든 세그먼트가 통신을 수행할 수 없는 상황이 발생하는데, 이를 루핑(Looping)이라고 한다.

 

이를 방지하는 방법으로 Spanning Tree Protocol(이하, STP)과 이더 채널(Ether Channel)이 존재한다.

 

STP는 1개 경로를 제외한 나머지 모든 경로를 차단하여 루핑을 방지하고, 사용 중인 경로에 문제가 발생할 시 기존 차단했던 경로 하나를 재연결하여 사용하는 방식입니다. 

 

이더 채널은 여러 링크를 하나의 링크로 인식하는 기술이다.

 

위처럼 네트워크에 문제가 발생하는 경우를 대비하여 장애 대비책을 갖추는 것을 내결함성(Fault-Tolerant)라고 부른다.

 

대표적인 내결함성 구현 사례로는 트래픽 로드를 분배하는 로드 밸런서(Load Balancer)가 존재한다.

 

---

참고 출처

 - NMS(Network Management System)이란? (링크)