Switch 기본개요

 

Switch가 가진 3가지 기능

 

1. Learning Address

스위치로 들어오는 프레임의 출발지 주소를 학습하여 스위치마다 가지고 있는 Mac address Table에 저장한다.  

이 정보 덕분에 특정 호스트로 전달되는 프레임을 정확한 포트로 전달해 줄 수 있게 된다. 

 

2. Forward/Filter Frames

스위치가 가지고 있는 Mac address Table에 있는 특정 목적지 주소로만 프레임을 전달해주는 것을 Forwarding,  

그와 동시에 다른 곳으로는 뿌려지지 않도록 막아주는 것을 Filtering이라고 한다. 

스위치는 목적지 주소를 확인하여 자신의 Mac Table에 정보가 없거나 Broadcast 메시지인 경우, 모든 포트로 Frame을 복사하여 전달하는데 이를 Flooding이라고 한다.

 

3. Loop Avoidance

스위치는 이중화 구성으로 인해 발생될 수 있는 Loop를 자동적으로 방지할 수 있는 기능이 있다.  

이 기능을 우리는 뒤에서 STP라는 기술로 배우게 된다. 

 

 

 

Switch의 Frame 전달

 

스위치가 Frame을 전달하는 방식은 세 가지가 있다.

 

Cut-Through : 목적지 주소만 확인하고 에러검출은 하지 않아 Switching 속도가 빠르다.

Store and Forward : Frame을 모두 검사하여 에러가 있는지 확인하여 정상이라면 전달하고 에러가

있으면 Drop시킨다. 속도가 느려질 수 있으나 장비의 성능이 좋으면 문제가 되지 않는다.

Fragment-Free : 가장 에러가 많이 발생하는 구간인 64byte까지만 에러검출을 한 후, 이상이 없는 경우

나머지 부분도 에러가 나지 않았을 가능성이 높다고 판단하고 Frame을 전달한다.

 

  

 

Switch의 Mac주소 학습

 

스위치가 호스트에게서 전달받은 프레임을 데이터화 하여 헤더를 확인한다.  

헤더의 내용 중에 출발지의 주소를 자신이 프레임을 전달 받은 포트번호와 연동하여 Mac table에 저장한다.  

저장된 정보는 300초 동안 유지되고 이를 Aging time이라고 한다.  

 

다른 호스트가 보낸 프레임안에 목적지주소로 적힌 Mac주소가 Mac table에 있는 경우, 해당 포트로 전달해주고 다른 포트로 전달되지 않도록 한다.  

그리고 목적지 주소로 사용되었던 정보의 Aging time은 다시 300초로 리셋된다. 

 

 

 

Switch의 충돌방지는 어떻게 일어나는가?

 

1. Mac-table을 이용한 Forwarding

스위치로 들어온 데이터의 헤더를 확인하여 목적지 주소를 자신의 Mac-table과 비교한다. 

목적지에 대한 정보가 있는경우, 해당 포트로만 전송하고 다른 포트로는 전송하지 않고, 그럴 경우 아래에 있는 그림과 같이 각각의 통신이 서로에게 영향을 미치지 않아 충돌이 발생하지 않는다.  

 

 

 

2. Buffer를 이용한 데이터 충돌 방지

위의 경우는 각각 다른포트로 통신이 일어나고 있으니 충돌이 발생하지 않았지만, 만약 같은 목적지 포트로 서로 다른 포트에서 데이터를 보낸경우, 받고 있는 데이터와 새로 보낸 데이터가 충돌이 일어나게 된다. 스위치는 이런 상황을 어떻게 처리하는지 알아보자.

 

 

3번 포트로 전송하려는 데이터가 2번에서도 들어오고 1번에서도 들어오는 경우,

먼저 전송된 2번포트의 데이터를 3번 포트로 전달해주고 뒤늦게 들어온 1번 포트의 데이터는 버퍼에 저장해둔다. 2번에서 전송된 데이터를 모두 받으면 버퍼에 저장되어 있던 데이터를 3번으로 전송하기 시작한다.

이처럼 스위치에서는 같은 포트로 여러 데이터가 전달될 경우에는 버퍼라는 저장공간을 이용하여 데이터의 충돌을 방지하고 있다.