인터 네트워킹(Inter Networking)

• 개요
  • 여러 다양한 네트워크를 상호접속 시키는 제반 기법(즉, 여러 네트워크들을 교차하는 장치들 사이의 통신 기법)
  • 인터네트워킹을 가능하게 하는 장치에는 라우터, 게이트웨이, 리피터, 브리지, 허브, 스위치 등이 있음
       
• 라우터
  • 서로 멀리 떨어져 있는 네트워크를 상호 연결시켜 주는 하드웨어로, 목적지로 가는 최적의 경로를 결정해 패킷을 중계하는 장치
  • 라우터는 두 네트워크를 네트워크 계층에서 서로 연결해 주는 역할을 수행
  • 라우터도 하나의 컴퓨터로 볼 수 있으며, 고유의 IP 주소를 가지고 있음
  • 라우터는 라우팅 테이블을 가지고 있으며, 이것은 정보에 따라 네트워크를 인식해 요처오딘 네트워크에 대한 경로를 배정하는 역할을 담당
     
• 게이트웨이(Gateway)
  • 가장 복잡한 네트워크 간 상호접속 장치로, 완전하게 서로 다른 네트워크를 정합시키는데 사용
  • 전 계층의 프로토콜을 상호 변환하므로 복잡하고 가격이 상승하나, 네트워크 상호접속 시 융통성은 가장 큼
       
• 리피터(Repeater)
  • 네트워크의 길이가 길어지면 케이블의 임피던스가 커지고 그에 따라 신호의 전압이 내려가 올바른 정보를 전송할 수 없어지는데, 이를 방지하기 위해 케이블의 중계점에 리피터를 설치하여 전압을 높여줌
  • 리피터는 신호를 전기적으로 증폭하는 것뿐이므로 같은 종류와 같은 규격의 케이블만이 접속 가능
  • 케이블의 속도가 서로 다른 경우는 버퍼를 내장한 리피터를 사용
     
• 브리지(Bridge)
  • 2개의 케이블을 묶어 하나의 논리적인 이더넷을 만드는 역할을 수행
  • 브리지를 사용해 두 네트워크를 접속하면 링크 계층에서 접속하게 되므로 상위 계층에서 보면 하나의 네트워크 처럼 인식
  • 다른 종류의 케이블을 결합한다는 점에서 버퍼 장착 리피터와 같으나 , 한 쪽에서 도착한 패킷 내용을 해석해 그 결과에 따라 패킷을 케이블에서 없애는 동작을 하는 점이 리피터와는 다름(즉, Learning, forwarding, Filtering 기능을 수행)
  • 이 기종의 LAN 연결은 불가(예, Ethernet과 Token Ring 등의 연결은 불가)
       
• 허브(HUB)
  • LAN에서 여러 전송 케이블을 한 곳에 모아 접속하기 위한 접선 장치(즉, 가까운 거리의 컴퓨터들은 UTP 케이블을 이용해 서로 연결시켜 주는 네트워크 장비)
  • 컴퓨터와의 연결뿐만 아니라 또 다른 허브와도 연결할 수 있어, 사무실 내의 네트워크뿐 아니라 근거리의 다른 네트워크와도 연결이 가능
  • 최근 스위치 기능이나 라우터 기능을 탑재한 허브도 등장
  • 데이터가 많아질수록 더 느려짐
       
• 스위치(Switch)
  • LAN 스위치는 프레임을 일단 버퍼 메모리에 축적하여 다른 포트에 전송하기 때문에 LAN의 대역을 각 단말에 점유적으로 할당할 수 있음
  • 중계 처리는 크게 나누면 학습 처리, 프레임 중계 처리, 갱신 처리 등 3개의 처리로 구성됨
  • 작업 그룹들을 위한 성능을 향상시켜 줌으로써 고성능 네트워크 세그먼트들을 만들어줌
  • 설계가 우수하고 적절히 설치된 스위치는 전체 LAN 성능을 크게 향상시켜 주며, 기반 구조에 대한 기업의 기존 투자 효과를 향상시켜 줄 수 있음
  • 네트워크가 확장되고 각각의 클라이언트/서버 PC들이 보다 우수한 컴퓨팅 파워를 갖게 되면서, LAN의 혼잡도는 점차 가속화됨
  • 기반 구조에 대한 투자는 보호하면서 네트워크 성능을 향상시키고자 하는 기업들은 세그먼트 스위칭이 비용적인 면에서 효율적인 작업 그룹 규모의 솔루션이라 판단하고 세그먼트 스위칭으로 대거 전화하고 있음
  • 대역폭 병목 현상을 해소하기 위해 LAN 스위칭 기술을 사용하면 라우터나 브리지와 같은 전통적인 솔루션에 비해 성능과 비용상의 이점이 있음
       
• 허브와 LAN 스위치의 비교
  • 대역 공유형 리피터 허브에서는 어떤 하나의 단말이 송신한 프레임은 허브의 모든 포트로 브로드캐스팅되기 때문에 LAN의 트래픽이 증가하면 다른 단말이 송신하는 프레임과 충돌이 발생하여 응답이 저하될 수 있음
  • LAN 스위치는 통신 대역을 확보하는 간편한 수단으로, 프레임을 일단 버퍼 메모리에 축적하여 다른 포트에 전송하기 때문에 LAN의 대역을 각 단말에 점유적으로 할당 할 수 있음
       
• LAN 스위치의 원리
  • LAN 스위치는 이더넷 프레임 내의 MAC주소를 기초로 중계 처리를 실행하는데, 프레임의 중계(순방향 처리) 기능에 대해서는 국제표준 규격으로 IEEE 802.1d가 규정되어 있음
  • 순방향 처리는 크게 나누면 학습처리, 프레임 중계 처리, 갱신 처리 등 3개의 처리로 구성
  • 학습처리에서는 단말에서 송신된 프레임 내의 송신원 MAC 주소를 읽어서 어떤 단말이 어떤 포트에 접속되고 있는지를 '학습 테이블'에 격납하여 관리하는데, 학습 테이블은 MAC 주소와 포트 번호를 대응시킨 데이터베이스
  • 프레임 중계 처리에서는 프레임 내의 수신처 MAC 주소를 읽어서 학습 테이블을 검색한 후 수신처 단말이 접속된 포트를 추출하고, 해당하는 포트에만 프레임을 송신하고 그 밖의 포트에는 프레임을 송신하지 않기 때문에 필요 없는 트래픽을 줄일 수 있음
  • 갱신 처리 에서는 학습한 단말로부터의 송신 프레임을 상시 감시하여 일정 시간에 프레임을 송신하지 않는 단말은 학습 테이블에서 삭제
       
• LAN 스위치의 장점
  • 기존 전산 장비의 추가 및 변경 없이 적용할 수 있으므로 관리비가 적음
  • 기존의 브리지/라우터와 같이 소프트웨어를 사용하는 것이 아니라, 하드웨어인 ASIC기법을 이용해 기존의 브리지보다 더 큰 성능을 제공 가능
    • ASIC[Application Specific IC] - 특정한 종류의 전송 프로토콜이나 휴대용 컴퓨터 등과 같이 특별한 용도를 위해 설계된 칩으로, PC에 들어가는 마이크로프로세서나 메모리 칩과 같은 일반 집적회로와 대비됨
  • 저속 기법인 Ethernet 및 Token Ring을 지원할 뿐만 아니라 Fast Ethernet, FDDI, ATM 등의 고속 기법도 지원
  • LAN 스위치를 설치하는 것은 브리지나 라우터의 구성보다 덜 복잡하여 사용이 용이
  • LAN 스위치는 자동적으로 패킷을 인식하여 변환할 수 있고, 이것은 Ethernet MAC에서 FDDI SNAP(SuB-Network Access Protocol)가 자동적으로 프레임 형식을 변화할 수 있다는 것을 의미
  • Broadcast의 공유 LAN과는 달리 LAN 스위치는 각 포트가 MAC 주소를 가짐으로써 목적지 포트로만 메시지를 전달하는 보안 기능을 제공