Hub, Switch, Router
허브, 스위치, 라우터
케이블과 리피터, 허브속을 신호가 흘러간다 스위칭 허브의 패킷 중계 동작 라우팅 패킷 중계 동작 라우터의 부가 기능
1장. 케이블과 리피터, 허브 속을 신호가 흘러간다.
클라이언트(내부) →
LAN어댑터 → 리피터허브 → 스위칭허브 → 라우터 → 인터넷 접속용 라우터→ 인터넷(외부)LAN어댑터 (in) →
신호를 전달해야 하기에 신호를 약화시키면 안됨. ‘
잡음’이 신호 변형의 원인중 하나. → 트위스트 페어 케이블을 사용한 구조를 사용해서잡음을 최대한 방지.신호가 약해지는 특징
송신측의 신호는 원래 각진형태지만 수신측의 신호를 보면 각이 뭉개져있음
또한 신호의 높이가 약해짐
신호의 파형이 왜곡됨
→ 전체적인 에너지가 떨어지는 느낌
이렇게 신호가 약해지면 0과 1을 잘못 판독해서 통신 오류의 원인이 됨
신호를 전달하는 케이블을 꼼(twist) 형태로 만들어 잡음을 방지한다.
잡음의 원인은 주로 전자파 → 선을 twist(꼼)함으로써 막을 수 있음.
위 사진의 자기장이 방해가 되는 전류가 생성되는 형태
UTP 케이블은 피복 (시스체) 와 절연체 (내부 피복)을 제외하고는 모두 금속(구리)으로 만들어져 있습니다. 여기에 전자파가 닿으면 전자파의 진행방향의 오른쪽(위의사진) 전류가 생기는 성질이 있음
이때 발생되는 전류가 UTP신호를 왜곡시키고 파형을 무너뜨리게 됨
위의 사진처럼 2가닥의 선을 꼬아두면 전류의 방향은 반대가 되어 잡음으로 인해 만들어진 전류는 상쇄되어 전류의 강도가 약해짐.
또한 신호선에 전류가 흐르면 전류에 의해 주위에 전자파가 생기는데, 이것에 의해서도 CROSSTALK가 발생하여 잡음이 됨. → 이또한 신호선을 마주 꼬는 것으로 해결
이 외에도 신호선 사이 거리유지를 위해 신호선 사이에 구분판을 넣거나 전자파를 차단하는 shield 라는 피복을 입히는 등 여러 해결방법 이 있음
→ 리피터허브 (out)
리피터 허브의 특징
전체 케이블에 신호를 그대로 송신함
리피터 허브의 끝의 커넥터에는 MID/MDI-X 라는 전환 스위치가 붙어있음. (주로 크로스 케이블을 사용한 MDI-X 사용) (Media Dependent interface) - ( Crossover) 이걸 사용해 허브들을 접속함
그 다음 신호인. 스위칭허브, 라우터, 서버등에 도달해서 디지털 데이터로 변환되고 FCS(Frame Check Sequence)를 검사하는 곳에서 데이터가 맞는지 판명된 후 송신중 변경된 데이터는 폐기처리함. 폐기시에 ACK를 돌려주지 않으므로 TCP 담당 부분에서 패킷을 다시 보냄
2장. 스위칭 허브는 주소 테이블로 중계한다.
스위칭 허브의 포트에는 수신처 MAC주소를 검사하지 않고 모든 패킷을 수신하여 버퍼 메모리에 저장하기 때문에 스위칭 허브의 포트에는 LAN 어댑터와 달리 물리적인 포트에 MAC주소가 할당되어 있지 않음
스위치 내부에 있는 MAC 주소와 포트 번호를 등록하는 테이블이 있는데 이곳에 MAC주소와 포트번호를 참고해서, 패킷을 중계할 때 어디에 패킷을 송신해야 할지를 판단합니다.
스위칭 허브 : MAC 주소의 기기가 존재해야만 송신 동작을 실행함
리피터 허브 : 들어온 모든 신호를 모든 포트에 뿌리므로 동시에 두 개 이상의 신호가 들어오면 패킷이 충돌하기 때문에 복수의 신호를 동시에 흘릴 수 없음. 따라서 중계할 수 있는 패킷의 수는 스위칭 허브쪽이 리피터 허브보다 많음.
3장. 라우터의 패킷 중계 동작(****)
스위칭 허브는 MAC헤더에 기록되어 있는 수신처 MAC 주소로 중계 대상을 판단했음. 라우터는 크게
중계부분(IP 담당),포트부분(LAN 어댑터) 으로 나뉨.라우터는
IP주소로 중계 대상을 판단함.
라우터의 포트에 MAC 주소가 할당되어 있음
자신의 주소에 해당하는 패킷만 수신하고 해당하지 않는 패킷을 폐기함
window에서 ‘route print’를 입력하면 네트워크대상, 네트워크 마스크, 게이트웨이, 인터페이스, 메트릭표를 볼 수 있음
‘게이트웨이’와 ‘인터페이스’는 패킷의 중계 대상을 나타냄
중복되는 게이트웨이와 인터페이스가 있으면 메트릭값이 적은곳으로 송신함.
라우터 패킷 수신 동작
신호가 커넥터에 도착하면 PHY(MAU)회로와 MAC회로에서 신호를 디지털 데이터로 변환함
패킷 끝 부분의 FCS를 대조해 오류 유무를 점검함
정상이면 MAC 헤더의 수신처 MAC주소가 자신에게 해다하는지를 조사하여 해당하면 패킷을 수신 버퍼 메모리에 저장함. (만약 수신 MAC 주소가 자신이 아니라면 폐기)
해당하는 경로가 없으면 1행의 0.0.0.0의 기본 경로로 감.
패킷은 유효기간이 있기때문에(TTL : Time To Live) 라우터를 경유할 때마다 이 값을 1씩 줄이고, 이 숫자가 0이되면 생존기간이 만료되는 것으로 간주하고 폐킷을 폐기함.(순환 상태를 막기 위함)
큰 패킷은 조각 나누기(fragmentatioin)이라는 기법으로 패킷 짧게 나누어 중계함.
상대의 IP주소가 결정되면 ARP로 IP주소에서 MAC 주소를 조사하고, 결과를 수신처 MAC주소로 설정함.
라우터 : IP, 하드웨어 스위치 : 이더넷 , LAN선(회선) 에 기초함
통신 상대까지 패킷을 전달하는 전체 동작은라우터이 동작시에 다음 라우터까지 패킷을 운반하는 부분은스위칭 허브-> 즉. 스위칭 허브는 내부망 네트워크에서 통신을 하고, 라우터는 여러 외부 네트워크간 통신에서 사용되는 형태라고 이해하면 쉽다.
4장. 라우터의 부가기능
주소변환
컴퓨터당 고유한 IP를 부여하기에는 IP주소가 너무 부족해짐 → private과 global로 나눔. 분리되어 있는 환경의 각각의 private IP는 중복이 허용됨
여기에 수만개의 값을 취할 수 있는 16비트의 포트번호를 사용해서 한개의 글로벌 주소에서 여러개의 private 주소에 대응시키게끔 하여 경우의 수를 더욱 늘림
리피터 허브와 리피터 회로의 차이
리피터 허브 : 네트워크에서 신호를 증폭하여 데이터 전송의 거리를 늘리고 데이터 손실을 최소화 하는데 사용하는 장치
리피터 회로 : 네트워크 장비 내에서 전기 신호를 증폭하고 안정성을 유지하는데에 사용하는 장치
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