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Cable & Connector
Cable & Connector
- 네트워크에서 물리적으로 장비를 연결하는 매체
- 네트워크 장비나 컴퓨터들 사이에서 전기적 신호를 전송
- 네트워크 종류에 따라 적합한 케이블을 선택해야 함
- 케이블 종류에 따라 사용되는 커넥터의 종류가 달라짐
통신 Cable 종류
- 동축 케이블(Coaxial Cable)
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- 꼬임쌍선 케이블(Twisted-Pari(TP) cable)
- 현재 LAN구성에 일반적으로 사용되는 케이블
- 8개의 구리선을 두 개씩 꼬아서 사용하는 방식
- 각 쌍 별로 꼬아진 간격을 서로 다르게 하여 내부 구리선 간의 충돌을 방지
- 종류 : STP(Shielded TP) : 은박지를 이용해 외부 저항을 줄여주는 기능 추가, 단가 높음, 신호 손상을 줄여 더 먼거리로 데이터 전송가능
- UTP(Unshielded TP) : 단가가 저렴, Ethernet의 LAN 용도에 표준으로 사용됨
- 시리얼 케이블(Serial cable)
- 직렬포트를 서로 연결하여 통신
- 일반적으로 WAN 연결에 사용
- 광 케이블(Fiber-Optic cable)
- 빛의 전반사 특징을 이용하여 정보를 전송
- 고속, 대용량 전송에 적합
- 설치가 어려우며 연결장치와 케이블 가격이 고가
- 종류 : SMF(Single Mode Fiber), MMF(Multi)
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Hub & Reapeater
- Repeater
- port의 개수 : 2개
- 한쪽 port로 전달받은 신호를 재생시켜 반대쪽 포트로 전달 함
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-Hub
- Port의 개수 : 여러개
- 한쪽 port로 전달받은 신호를 재생시켜 나머지 포트로 모두(flooding★) 전달 함
- 다수의 포트를 이용하여 장비의 연결을 집중시키는 집선 장비로 사용 함
Hub가 하는일 Hub의 기능
=> 복사, 증폭, flooding
데이터를 받아서 복사한다.
데이터를 받았을때 점점 줄어드는 세기를 증폭시켜주는 역할도 한다.
flooding이란 들어온쪽을 제외한 나머지 쪽으로 전송한다.
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신호 전달 방식
- Simplex
- 단 방향 신호 전달 방식
- 한 방향으로만 신호 전달 가능 ex)일방통행 도로, 방송국
A => B
- Half-Duplex
- 반 이중신호 전달 방식
- 양쪽 전소이 가능하지만, 한 순간에 한방향으로만 신호 전달 가능
- hub의 기본 신호 전달 방식 ex)무전기, 1차선 도로
A <=> B
- Full-Duplex
- 전 이중 신호 전달 방삭
- 동시에 양 방향으로 신호 전달 가능
- Switch의 기본 신호 전달 방식 ex)전화기, 2차선 도로
A=> <=B
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라우터는 인터페이스 마다 하나의 네트워크가 만들어진다.
브로드캐스트 영역(BroadCast Domain)
- 브로드 캐스트를 했을때 브로드 캐스트를 듣는 영역
- 라우터 포트마다 하나의 브로드캐스트 영역이 생긴다
충돌 가능 영역(Collision Domain)
Hub 통신의 문제점
- Half-Duplex 통신만 지원되므로 경쟁을 통해 매체를 이용하는 환경에서는 신호의 충돌(Collsion)이 발생할 가능성이 존재
- Hub 내부에서 전기적 충돌이 일어날 가능성이 있음
- S/W는 포트마다 연결되는 포트의 길들이 따로따로 있다.
Collision Domain
- 신호 충돌이 발생 가능한 영역을 Collision Domain 이라고 한다.
- Half-Duplex 환경에서 동시에 양방향으로 Data가 전송되는 경우 충돌이 발생
- 1계층 장비(Hub,Repeater등 1계층 장비는 기본 Half-Duplex 방식 사용)
- 케이블 내에선 주황색 계열이 송신, 녹색 계열이 수신을 하므로 케이블내 충돌은 생기지 않는다.
- S/W는 포트마다 한개의 Collsion Domain이 생긴다.
해결 방법
- CSMA/CD 기법
- S/W 등 Layer 2 이상의 장비 사용 (Full-Duplex로 동작)
CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)= 2개씩 끊어보기 CS/MA/CD
- 허브에서만 쓰기 때문에 사실상 사장됨
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- 하나의 S/W에 한대이상의 연결된 컴퓨터와 MS
- CD(충돌 감지)
- 충돌이 감지된 경우 재 충돌을 방지
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2계층 Data Link
- 역할
- 인접 장비 접근을 위한 MAC주소 지정
- Network 환경 정보 지정
- 주소
- Mac Address
- Protocol
- LAN : Ethernet, IEEE 802.3(2)
- WAN : PPP, HDLC ...
- 장비
- Bridge, Switch, NIC
MAC Address
- NIC에 부여된 고유 식별 값
- 네트워크 통신에서 인접 장비에 접근하기 위해 사용되는 장비의 고유 이름
- 공식이름: EUI(Extended Unique Identifier)
멀티 캐스트용 MAC주소
- 상위 24bit가 01:00:5e로 시작되는 MAC주소
브로드 캐스트용 MAC주소
- 전체 MAC주소 중 제일 큰 값을 가지는 주소
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데이터 전송방식
UniCast
- 단일(1:1) 장비로 데이터 전송
- 원하는 대상에게만 데이터 전송 가능
- 다른 장비에 부하를 주지 않음
BroadCast (IPv6에선 없음)
- 다수(1:N) 장비로 데이터 전송
- 동일한 정보를 한번에 모든 장비로 전송 가능
- 너무 많이 발생하면 성능이 저하 됨, 컴퓨터의 성능이 저하 됨(CPU가 관여하기 때문)
MultiCast (IPv4에선 잘 쓰이지않음, 가장 효율적임)
- 특정그룹(1:특정그룹) 장비로 데이터를 전송
- 미리 약속된 그룹들이 있음
- 원하는 그룹을 만들어서 사용 가능
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Ethernet Protocol
- LAN을 위해 개발된 컴퓨터 네트워크 기술
- LAN 네트워크의 90% 이상이 이더넷 방식을 사용
Ethernet 종류
- Ethernet v2
- 현재 v2가 쓰임
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Switch 통신 방식 1
- Switch로 데이터가 들어오면 S.MAC주소를 MAC Table에서 확인
- 없으면 MAC Table에 SMAC 주소를 기록(Learning)
- D.MAC 주소를 MAC Table에서 확인
- 없으면 Flooding(브로드캐스트)
- 데이터를 받은 장비에서 자신의 데이터가 아니면 폐기
- 수신자가 다시 응답 데이터를 전송할 때 SMAC을 MAC Table에서 확인
- 없으면 MAC Table에 SMAC 주소를 기록(Learning)
- DMAC 주소를 MAC Table에서 확인
- 있으면 해당 Port로만 데이터 전송(Filtering/Forwarding)
- MAC Table에 SMAC 주소가 있는 경우 학습하지 않음
- MAC Table에 DMAC 주소가 있는 경우 Flooding 하지 않고 해당 목적지로만 데이터 전송(Filtering/Forwarding/유니캐스트)
Switch 기본기능
- 스위치가 알아서 자동으로 동작하는 기능들
- Address Learning : 2계층 주소(MAC주소)를 학습하는 기능
- Filtering : MAC Table에 일치하지 않는 경로로의 전송을 막아주는 기능
- Forwarding : MAC Table에 일치하는 경로로 전송해 주는 기능
- Flooding : 모든 경로로 데이터를 전송해 주는기능
- MAC Table에 없는 MAC 주소를 받은경우
- Broadcast/Multicast 데이터를 받은 경우
- MAC Table이 가득 찬 경우
- Aging
- MAC Table을 관리하기 위한 기법
- 한번 사용된 MAC주소가 일정시간 사용되지 않으면 삭제
- Aging Time 기본 300초(5분)
- 다시사용되면 Aging Time 초기화
- Loop avoidance : Loop를 회피할 수 있는 기능
STP
- 관리자가 세팅해줄 필요가 없다.
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VLAN (Virtual LAN)
- LAN환경을 가상화로 쪼개는것
- L2 S/W부터 제공되는 가상의 LAN을 구성하는 기능
- 논리적인 네트워크(Broadcast Domain) 분리 기술
- 물리적인 분할→ 물리적인 장비(Router)를 통한 분리
- 식별자(Number)를 이용하여 Network이름을 지정함
- Switch Port에 VLAN에 대한 정보를 설정 함
- 지정된 port로 전달되는 트래픽에 추가 정보(VLAN)를 Tagging 함
- 같은 VLAN 넘버의 포트로 넘긴다.
- 디폴트 VLAN넘버는 1이다.
VLAN 사용목적
- 네트워크(Broadcast Domain) 분리
- Broadcast Traffic 축소
- 보안
- 네트워크가 분리 되므로 정책을 통해 허용된 대상만 접근하게 함
- 유연성
- 기존 topology의 큰 물리적인 변화가없어도 네트워크 구조를 변경할 수 있음
VLAN 기본 동작 방식
- 같은 VLAN 넘버의 포트로 넘긴다.
VLAN PORT MODE
- VLAN이 설정되는 Switch port의 작동 방식을 결정함
- Access Port Mode
- 하나의 VLAN 통신을 지원하는 Port
- Aceess mode로 동작하는 port에 vlan 번호를 할당 함
- End Device와 직접 연결되는 port
- VLAN 정보를 제거하고 데이터 전송
- Trunk Port Mode
- 여러 VLAN 트래픽이 전달될 수 있음
- 설정을 통해 허용하는 VLAN 트래픽을 제한할 수 있음
- S/W간 / Router와 연결되는 port에 설정하는 mode
- 동일한 Tagging Protocol이 설정되어야 함
- VLAN 정보를 데이터와 함께 전송
TAG
- Switch를 통해 전달되는 데이터(Frame)에 VLAN정보를 추가하는 동작
- 종류
- 표준→ IEEE 802.1q (dot1q)(권장)
- cisco 전용 → ISL
802.1q
- 프레임 헤더의 출발지 주소와 Type 필드 사이에 4byte VLAN정보 필드를 추가함
DMAC | SMAC | TAG | TYPE
- VLAN 정보를 붙이는게 tagging
- VLAN 정보를 떼는게 untagging
Static VLAN
- 관리자가 직접 모든 포트에 VLAN에 관련된 정보를 설정
- 기본적인 설정 방식(권장)
- 장점: 한 장비의 문제가 전체 네트워크에 영향을 미치지 않음
- 단점: 모든 관리와 설정을 관리자가 직접 수행해야 함
Dynamic VLAN
- VLAN 할당을 수행하는 외부장비(프로그램) 등을 사용하여 VLAN에 관련된 정보를 자동으로 설정
- VMPS(VLAN Membership Policy Server)
- 장비의 MAC 주소기반으로 해당포트에 할당할 VLAN정보를 미리 구성함
- 기본설정만 해주면 그 다음부터는 알아서 할당을 해준다.
- 장점
- VLAN을 사용하는 장비가 접속되었을 때 자동으로 VLAN 정보가 설정됨
- 이동이 잦은 업무환경일 경우 효율적임
- 단점
- VMPS에 장애가발생하면 VLAN을 이용하는 모든 네트워크 서비스에 장애가 발생함