중소기업의 전산담당자들은 그야말로 팔망미인이 돼야 한다. 네트워크만 잘해서 되는 것이 아니라 서버, 보안, 케이블 기타 등등 많은 부분에 있어 전문가가 돼야 한다. 이 글은 그러한 복잡한 상황에 처한 중소기업의 전산담당자들이 네트워크를 관리하는데 있어 조금이나마 도움이 되고자 기획된 글이다.
이번 글에서는 고급 기술이나 고사양의 기술에 대한 설명은 배제했으며, 실제 네트워크 운용에 있어서 도움이 되는 것들만 골라 실었다. 더불어 중소기업의 전산관리자가 네트워크의 효율성 향상을 위해 주목해야 할 사항도 함께 다뤘다.
김대리, 허브와 스위치를 만나다
정리를 마친 전산실은 이전과는 전혀 다르게 보였다. 랙에 장착된 장비에서는 깜박임이 계속해서 일어나고 있었고, 자신이 정리한 네트워크를 통해 직원들이 인터넷에 접속한다고 생각하니 남모를 기쁨이 밀려왔다.
그런데 네트워크 장비를 유심히 관찰하던 중, 김대리는 이상한 점을 발견했다. collision 항목에 자꾸만 LED가 깜빡이고 있는 포트를 발견한 것이다. 김대리는 허브와 스위치 관련 자료를 모두 뒤져 왜 그런 현상이 생기는지, 그리고 해결책은 무엇인지 찾기 시작했다.
전산 장비들을 연결해주는 허브와 스위치는 네트워크 관리자가 가장 많이 만지는 대표적인 네트워크 장비다. 근거리 네트워크인 LAN에 위치하고 있는 전산 장비들을 연결해주는 기본적인 장비이며, 각 장비간의 안전한 네트워크 통신을 위해 많은 부분 신경을 써야한다.
각 장비의 특성과 역할을 이해하고, 정확히 활용한다면, 효율적인 네트워크 구성의 초석을 마련할 수 있을 것이다. 수만 원에서 수천만 원에 이르는 허브와 스위치에 대한 기능과 작동 원리를 살펴보자. 허브의 동작 방식은 [그림1]을 통해 알 수 있으며, 그 특징은 다음과 같다.
- 동일한 콜리전 도메인(collision domain) 내에 모든 장비가 존재.
- 동일한 브로드캐스트 도메인(broadcast domain) 내에 모든 장비가 존재.
- 장비들이 대역폭을 공유함.
- CSMA/CD 동작.
- 장비가 증가할수록 충돌이 발생할 가능성이 높아짐.
[그림1] 허브의 동작원리
앞서 설명에서 등장하는 허브의 주요 동작 방식인 CSMA/CD를 [그림2]를 통해 좀더 자세히 알아보자.
[그림2] CSMA/CD의 이해
CSMA/CD는 이더넷에서 충돌을 사용하는 방법으로, 송신측은 패킷을 전송하고, 다음 채널에서 충돌 발생을 계속 감지하고, 충돌 발생시에는 모든 노드에게 충돌 발생을 통지하고 재전송을 시도하게 된다. 구체적인 동작 방식은 다음과 같다.
① 데이터 송신 이전에 공유버스에 데이터가 송신 중인지를 먼저 감지한다(Carrier Sensing 과정).
② 데이터가 흐르고 있으면, 임의의 시간동안 기다린 후에 다시 검사를 한다.
③ 공유 버스에 데이터가 흐르지 않을 때 노드들은 버스에 데이터를 보낸다(Multiple Access 과정).
④ 같은 시간대에 두 개의 노드에서 데이터 전송시 충돌이 발생하고, 이를 감지한 노드는 충돌 신호를 발생시킨다(Collision Detection).
⑤ 충돌신호를 받은 노드는 불규칙한 시간을 보낸 후 다시 검사를 시작한다.
스위치의 동작 원리
이번에는 [그림3]을 통해 스위치의 동작 원리에 대해 알아보자. 주요 특징은 다음과 같다.
- 각 세그먼트는 자기 고유의 콜리전 도메인을 가짐.
- 모든 세그먼트는 동일한 브로드캐스트 도메인에 속함.
- 스위치는 허브와 마찬가지로 브로드캐스트는 모든 세그먼트에 전송됨.
[그림3] 스위치의 동작 원리
[그림4]는 스위치의 동작방식을 표현한 그림이다. [그림4]의 허브 동작 방식에서는 1차로를 통해 모든 노드에서의 접근이 이뤄졌지만, 스위치는 [그림6]처럼 다중 차로를 가진 도로에 비유할 수 있다. 때문에 스위치는 허브에서 발생하는 충돌 가능성을 줄일 수 있으며, 보다 안전한 데이터 전송이 가능하다.
[그림4] 다중 차로를 가진 스위치
스위치와 허브 연결시 주의 사항
스위치와 허브 연결시 두 장비간의 속도와 이중화(Duplex)의 차이로 인해 종종 문제가 발생한다. [그림5]을 통해 반이중(half duplex : CSMA/CD)과 전이중(full duplex) 방식의 동작이 어떤 차이를 보이는지 비교해 보자.
[그림5] 반이중과 전이중 방식의 비교
서로 다른 이중화 방식으로 장비를 연결하면 많은 문제가 생기는데, 실제로 매니지먼트 스위치에서 물리적으로 연결된 인터페이스의 정보를 확인하면, 콜리전과 에러의 수치가 증가함을 확인 할 수 있다. 매니지먼트 기능이 없는 스위치나 허브에서는 콜리전의 LED가 바쁘게 동작하고 있음을 확인할 수 있을 것이다.
이는 전화기(전이중)를 들고 있는 사람과 무전기(반이중)를 들고 있는 사람이 통신을 한다고 가정하면 쉽게 이해될 것이다. 전화기를 이용해 통신하는 사람은 소리를 들으면서 말을 할 수 있지만, 무전기 통신은 듣기만 하거나 혹은 말을 전하기만 하는 한가지 동작만 가능하다.
즉, 스위치와 허브 간 연결에서 대부분의 스위치는 속도와 이중화가 자동으로 상대 장비에 따라서 설정되게 돼 있다. 그러나 연결된 장비에 자동설정이 잘 되지 못해서 이중화가 서로 다르게 설정되면 앞서 설명한 에러의 발생으로, 안전한 데이터 전송에 영향이 미친다.
해결 방안은 매니지먼트 기능이 있는 스위치에서 속도와 이중화를 'auto' 기능으로 활성화 시키지 않고, 연결된 포트의 속도와 이중화에 따라 상대 장비와 동일하게 설정함으로서 에러 발생을 줄일 수 있다.
스위치의 주요 역할과 동작 순서
스위치에 대해 조금 더 자세히 알아보고 다음단계로 넘어가자. 스위치는 다음과 같은 세가지의 주요한 역할을 수행하는 네트워크 장비다.
- 어드레스의 학습(MAC address)
- 포워딩(forwording) 혹은 필터링(filterling) 결정
- 루프(loop)의 방지
스위치에서 통신이 이뤄지는 순서를 靡셜?살펴보자.
① 송신자가 데이터 프레임을 전송할 때 스위치는 E0에 연결된 송신자의 MAC을 학습한다[그림6].
[그림6] 스위치가 송신자의 MAC을 학습하는 단계
② 송신자가 찾는 MAC 어드레스가 테이블에 존재하지 않을 때에는, 송신자가 보내온 포트를 제외한 나머지 포트로 전송(플러딩(flooding) 과정)해 응답을 받으면서 각 포트에 연결된 장비의 MAC 어드레스를 학습하게 된다.
[그림7] 각 포트에 연결된 장비의 MAC 어드레스를 학습하는 단계
③ 송신자가 다음 프레임을 전송할 때 MAC 테이블에 등록돼 있는 수신자 연결 포트로만 데이터 통신이 이뤄지게 된다.
[그림8] 수신자 연결 포트로 데이터 통신 연결
④ 브로드캐스트나 멀티캐스트 프레임 전송시에는 MAC 어드레스 테이블과 관계없이 송신자 포트를 제외한 모든 포트로 플러딩이 된다.
일반 네트워크 관리자가 자주 범하는 실수 중 하나는 LAN 포트에 라벨링 작업을 제대로하지 않았거나, 장비의 추가나 이동으로 인해 네트워크 구성이 변한 후에도 연결을 확인하지 않고 두 장비를 두 개의 LAN 포트를 통해서 연결하는 것이다.
STP(Spanning Tree)가 동작하지 않으면 ▲브로드캐스 폭풍 ▲같은 프레임의 재전송 ▲MAC 어드레스 테이블의 불안을 초래하게 된다.
루프(loop)라고 부르는 이 오류는 네트워크의 불안을 초래하므로 LAN의 물리적인 구성을 할 때 반드시 주의를 기울여야 하며, STP를 이용해서 경로 이중화시 발생할 수 있는 루프를 미연에 방지하는 노하우를 습득해야 한다.
출처 : 온더넷 2004년 5월호
이번 글에서는 고급 기술이나 고사양의 기술에 대한 설명은 배제했으며, 실제 네트워크 운용에 있어서 도움이 되는 것들만 골라 실었다. 더불어 중소기업의 전산관리자가 네트워크의 효율성 향상을 위해 주목해야 할 사항도 함께 다뤘다.
김대리, 허브와 스위치를 만나다
정리를 마친 전산실은 이전과는 전혀 다르게 보였다. 랙에 장착된 장비에서는 깜박임이 계속해서 일어나고 있었고, 자신이 정리한 네트워크를 통해 직원들이 인터넷에 접속한다고 생각하니 남모를 기쁨이 밀려왔다.
그런데 네트워크 장비를 유심히 관찰하던 중, 김대리는 이상한 점을 발견했다. collision 항목에 자꾸만 LED가 깜빡이고 있는 포트를 발견한 것이다. 김대리는 허브와 스위치 관련 자료를 모두 뒤져 왜 그런 현상이 생기는지, 그리고 해결책은 무엇인지 찾기 시작했다.
전산 장비들을 연결해주는 허브와 스위치는 네트워크 관리자가 가장 많이 만지는 대표적인 네트워크 장비다. 근거리 네트워크인 LAN에 위치하고 있는 전산 장비들을 연결해주는 기본적인 장비이며, 각 장비간의 안전한 네트워크 통신을 위해 많은 부분 신경을 써야한다.
각 장비의 특성과 역할을 이해하고, 정확히 활용한다면, 효율적인 네트워크 구성의 초석을 마련할 수 있을 것이다. 수만 원에서 수천만 원에 이르는 허브와 스위치에 대한 기능과 작동 원리를 살펴보자. 허브의 동작 방식은 [그림1]을 통해 알 수 있으며, 그 특징은 다음과 같다.
- 동일한 콜리전 도메인(collision domain) 내에 모든 장비가 존재.
- 동일한 브로드캐스트 도메인(broadcast domain) 내에 모든 장비가 존재.
- 장비들이 대역폭을 공유함.
- CSMA/CD 동작.
- 장비가 증가할수록 충돌이 발생할 가능성이 높아짐.
[그림1] 허브의 동작원리
앞서 설명에서 등장하는 허브의 주요 동작 방식인 CSMA/CD를 [그림2]를 통해 좀더 자세히 알아보자.
[그림2] CSMA/CD의 이해
CSMA/CD는 이더넷에서 충돌을 사용하는 방법으로, 송신측은 패킷을 전송하고, 다음 채널에서 충돌 발생을 계속 감지하고, 충돌 발생시에는 모든 노드에게 충돌 발생을 통지하고 재전송을 시도하게 된다. 구체적인 동작 방식은 다음과 같다.
① 데이터 송신 이전에 공유버스에 데이터가 송신 중인지를 먼저 감지한다(Carrier Sensing 과정).
② 데이터가 흐르고 있으면, 임의의 시간동안 기다린 후에 다시 검사를 한다.
③ 공유 버스에 데이터가 흐르지 않을 때 노드들은 버스에 데이터를 보낸다(Multiple Access 과정).
④ 같은 시간대에 두 개의 노드에서 데이터 전송시 충돌이 발생하고, 이를 감지한 노드는 충돌 신호를 발생시킨다(Collision Detection).
⑤ 충돌신호를 받은 노드는 불규칙한 시간을 보낸 후 다시 검사를 시작한다.
스위치의 동작 원리
이번에는 [그림3]을 통해 스위치의 동작 원리에 대해 알아보자. 주요 특징은 다음과 같다.
- 각 세그먼트는 자기 고유의 콜리전 도메인을 가짐.
- 모든 세그먼트는 동일한 브로드캐스트 도메인에 속함.
- 스위치는 허브와 마찬가지로 브로드캐스트는 모든 세그먼트에 전송됨.
[그림3] 스위치의 동작 원리
[그림4]는 스위치의 동작방식을 표현한 그림이다. [그림4]의 허브 동작 방식에서는 1차로를 통해 모든 노드에서의 접근이 이뤄졌지만, 스위치는 [그림6]처럼 다중 차로를 가진 도로에 비유할 수 있다. 때문에 스위치는 허브에서 발생하는 충돌 가능성을 줄일 수 있으며, 보다 안전한 데이터 전송이 가능하다.
[그림4] 다중 차로를 가진 스위치
스위치와 허브 연결시 주의 사항
스위치와 허브 연결시 두 장비간의 속도와 이중화(Duplex)의 차이로 인해 종종 문제가 발생한다. [그림5]을 통해 반이중(half duplex : CSMA/CD)과 전이중(full duplex) 방식의 동작이 어떤 차이를 보이는지 비교해 보자.
[그림5] 반이중과 전이중 방식의 비교
서로 다른 이중화 방식으로 장비를 연결하면 많은 문제가 생기는데, 실제로 매니지먼트 스위치에서 물리적으로 연결된 인터페이스의 정보를 확인하면, 콜리전과 에러의 수치가 증가함을 확인 할 수 있다. 매니지먼트 기능이 없는 스위치나 허브에서는 콜리전의 LED가 바쁘게 동작하고 있음을 확인할 수 있을 것이다.
이는 전화기(전이중)를 들고 있는 사람과 무전기(반이중)를 들고 있는 사람이 통신을 한다고 가정하면 쉽게 이해될 것이다. 전화기를 이용해 통신하는 사람은 소리를 들으면서 말을 할 수 있지만, 무전기 통신은 듣기만 하거나 혹은 말을 전하기만 하는 한가지 동작만 가능하다.
즉, 스위치와 허브 간 연결에서 대부분의 스위치는 속도와 이중화가 자동으로 상대 장비에 따라서 설정되게 돼 있다. 그러나 연결된 장비에 자동설정이 잘 되지 못해서 이중화가 서로 다르게 설정되면 앞서 설명한 에러의 발생으로, 안전한 데이터 전송에 영향이 미친다.
해결 방안은 매니지먼트 기능이 있는 스위치에서 속도와 이중화를 'auto' 기능으로 활성화 시키지 않고, 연결된 포트의 속도와 이중화에 따라 상대 장비와 동일하게 설정함으로서 에러 발생을 줄일 수 있다.
스위치의 주요 역할과 동작 순서
스위치에 대해 조금 더 자세히 알아보고 다음단계로 넘어가자. 스위치는 다음과 같은 세가지의 주요한 역할을 수행하는 네트워크 장비다.
- 어드레스의 학습(MAC address)
- 포워딩(forwording) 혹은 필터링(filterling) 결정
- 루프(loop)의 방지
스위치에서 통신이 이뤄지는 순서를 靡셜?살펴보자.
① 송신자가 데이터 프레임을 전송할 때 스위치는 E0에 연결된 송신자의 MAC을 학습한다[그림6].
[그림6] 스위치가 송신자의 MAC을 학습하는 단계
② 송신자가 찾는 MAC 어드레스가 테이블에 존재하지 않을 때에는, 송신자가 보내온 포트를 제외한 나머지 포트로 전송(플러딩(flooding) 과정)해 응답을 받으면서 각 포트에 연결된 장비의 MAC 어드레스를 학습하게 된다.
[그림7] 각 포트에 연결된 장비의 MAC 어드레스를 학습하는 단계
③ 송신자가 다음 프레임을 전송할 때 MAC 테이블에 등록돼 있는 수신자 연결 포트로만 데이터 통신이 이뤄지게 된다.
[그림8] 수신자 연결 포트로 데이터 통신 연결
④ 브로드캐스트나 멀티캐스트 프레임 전송시에는 MAC 어드레스 테이블과 관계없이 송신자 포트를 제외한 모든 포트로 플러딩이 된다.
일반 네트워크 관리자가 자주 범하는 실수 중 하나는 LAN 포트에 라벨링 작업을 제대로하지 않았거나, 장비의 추가나 이동으로 인해 네트워크 구성이 변한 후에도 연결을 확인하지 않고 두 장비를 두 개의 LAN 포트를 통해서 연결하는 것이다.
STP(Spanning Tree)가 동작하지 않으면 ▲브로드캐스 폭풍 ▲같은 프레임의 재전송 ▲MAC 어드레스 테이블의 불안을 초래하게 된다.
루프(loop)라고 부르는 이 오류는 네트워크의 불안을 초래하므로 LAN의 물리적인 구성을 할 때 반드시 주의를 기울여야 하며, STP를 이용해서 경로 이중화시 발생할 수 있는 루프를 미연에 방지하는 노하우를 습득해야 한다.
출처 : 온더넷 2004년 5월호
