[Network] 스위치

스위치?

이전에 스위치에 대해 잠깐 살펴본 적이 있다.

스위치는 Collision Domain을 나누어, 허브가 모든 영역에 영향을 미치는 문제점을 보완할 수 있다고 했다. 잠시 뒤 설명할 브리지도 이와 같은 역할을 한다.

 

 

브리지

보통 사용되는 스위치 이외에도 브리지라는 장비가 있다. 브리지도 스위치와 같이 콜리전 도메인을 나누는 역할을 한다. 이렇게 보면 스위치와 많은 차이가 없어보이지만, 여러가지 차이가 있다.

 

 

먼저 브리지와 스위치의 공통된 대표적인 기능은 다음과 같다.

 

브리지 & 스위치 기능

Learning

한 PC가 데이터를 보내면 브리지가 다리를 건너 보낼 것인지 판단하는데, 이때 데이터를 보낸 PC의 맥 어드레스를 자신의 브리지테이블이라는 곳에 저장한다. 이는 다음에 누가 테이블에 저장한 PC로 데이터를 보내면 다리를 건내 보낼 것인지 판단하는 자료가 된다.

즉, 브리지로 나뉜 두 세그먼트 E0, E1이 있을 때 방금 데이터를 보낸 PC가 어느 세그먼트에 있는지 저장해 두는 것을 Learning이라고 한다.

 

다음번에 다른 PC가 그 PC를 찾을 때 브리지 건너 있는지를 확인하기 위해서 저장하는 것이다.

 

Flooding

브리지가 프레임을 받고 보내기 위해 브리지테이블을 찾아봤는데 Learning되어 있지 않아, 보낼 맥 어드레스가 저장되어 있지 않을 때 데이터를 보낸 포트를 제외한 모든 포트에 프레임을 뿌리는 것이다.

 

Forwarding

브리지가 목적지의 맥 어드레스를 알고 있고, 목적지를 가려면 브리지를 건너야 할 때 발생한다.

Flooding은 모든 포트로 뿌리는 것이지만, Forwarding은 해당 포트쪽으로만 뿌리는 것이다.

 

Filtering

브리지가 목적지의 맥 어드레스를 알고 있고, 목적지를 갈 때 브리지를 안건널 경우 발생한다. 즉, 출발지와 목적지가 같은 세그먼트일 경우 발생한다.

이 기능 때문에 Collision Domain을 나눌 수 있는 것이다.

 

Aging

말 그대로 나이를 먹는다. Learning을 하고 나서 맥 어드레스를 평생 가지고 있는 것이 아니라 Aging timer를 가동시켜 일정시간동안 카운트를 해서 그 출발지 맥 어드레스를 가진 프레임이 다시 들어오지 않으면 테이블에서 삭제한다.

만약 다시 들어온다면 refresh한다. 즉, 타이머를 리셋하여 처음부터 다시 카운트 한다.

 

 

그 다음 브리지와 스위치의 차이점을 살펴보자

 

브리지 vs 스위치

• 속도: 브리지는 소프트웨어적으로 프레임을 처리하지만, 스위치는 처리 절차를 미리 칩에 구워서 하드웨어 방식으로 만드는 ASIC 방식이기 때문에 스위치가 처리하는 속도가 훨씬 빠르다
• 포트 속도: 브리지는 모든 포트가 같은 속도를 지원하지만, 스위치는 포트마다 서로 다른 속도를 지원해준다.
• 포트 수: 브리지에 비해 스위치가 제공하는 포트 수가 훨씬 많다.
• 프레임 처리 방식: 브리지는 Store-and-forward 방식만을 사용하는데 비해, 스위치는 store-and-forward뿐만 아니라 cut-through 방식도 사용한다.

 

 

프레임 처리 방식

위에서 스위치와 브리지가 프레임을 처리하는 방식에 차이가 있었는데, 프레임 처리 방식이 무엇이 있는지 한 번 살펴보자.

 

스토어-앤-포워드(Store-and-forwading) 방식

이 방식은 스위치나 브리지가 일단 들어오는 프레임을 전부 받아들인 다음에 처리를 시작하는 방식이다.

프레임이 다 들어온 뒤에 프레임이 잘 들어왔는지, 에러가 있는지 체크한다.

 

만약, 에러가 발견되면 그 프레임을 버리고 재전송을 요청하기 때문에 에러 복구 능력이 뛰어나다.

 

이 방식은 회선 상에 에러가 자주 있거나 출발지와 목적지의 전송 매체가 다른 경우 자주 사용되는 방식이다.

 

컷스루(Cut-through) 방식

이 방식은 들어오는 프레임의 목적지 주소만 본 뒤 바로 전송처리를 시작하는 방식이다.

 

프레임이 다 들어오기 전에 48비트만 보고 바로 목적지로 전송하기 때문에 속도가 빠르다.

하지만, 프레임에 발생했을지 모르는 에러를 찾아내기는 어려워, 복구 능력에 약한다.

 

프래그먼트-프리(Fragment-Free) 방식

store-and-forward 방식과 cut-through 방식의 장점을 결합한 방식이다.

 

이 방식도 다 들어오는 것을 기다리지 않기 때문에, 이 점은 cut-through 방식과 비슷하다.

하지만, 48비트가 아닌, 512비트를 본 뒤 처리하므로 에러 감지 능력이 cut-through 방식보다 뛰어나다.