Ethernet,Switches

Ethernet

 이더넷은 LAN(Local Area Network)를 구성하는 가장 기본적이고 널리 사용되는 기술이다.유선으로 통신한다.이더넷이 널리 사용된이유는 쉽고,싸기 때문이다.CSMA/CD를 사용했다.

이더넷은 물리적으로 2가지의 방식으로 구현됬다.

 

Bus

90년대에 널리 사용된 방식으로 이 방식은 Collision이 많이 발생했다.

Physical topology of Etherent1

Switched

현대에 사용되는 방식으로 이 방식은 Collision이 발생하지 않는다.

Ethernet frame

이더넷 프레임은 IP datagram을 포함해서 설계된다.

Ethernet frame structure

payload에는 IP datagram이 실리며 그 앞에는 Ethernet header로 구성된다.

Preamble은 송신자와 수신자가 클락을 동기화하기 위해 설정된다.(ex.10101011)

SFD(Start Frame Delimiter)는 MAC주소가 기재 되어있는 부분이 시작함을 알린다.

Destination MAC,Source MAC은 말그대로 목적지,송신지 MAC주소를 기록한다.

EtherType에는 상위계층 프로토콜을 기록한다.대부분 IP이다.

Payload에는 IP packet이 들어가고 FCS는 CRC체크를 위한 코드가 들어간다.

 

이더넷은 UDP와 마찬가지로 Connectionless이 특징이다.그냥 프레임이 생성되면 보내는 간단한 원리로 작동한다.또한 Unreliable 하다.이유는 유선으로 연결된 이더넷은 애초에 링크 자체 신뢰성이 높기 때문이다.즉,신뢰성을 올리는것이 비용(돈,오버헤드)이 낭비가 될 수 있다.

Switches

 스위치(Switch)는 링크 레이어에서의 네트워크 장비로 라우터와의 차이점은 Control plane이 존재하지 않는다는 점이다.즉,포워딩만을 담당하며 ARP같은 Broadingcast가 네트워크 전역으로 퍼저나가는 것을 막는다.또한 Flooding도 담당한다.

스위치의 특징은 투명성(Transparency),Plug and play,Self-learning이다.호스트는 스위칭의 존재를 인식하지 못하며,별도의 설정 없이 자동으로 동작하고 자신이 직접 switch table을 제작한다.라우터와 달리 테이블 생성에 있어 별도의 복잡한 프로토콜을 실행하지 않는다.

 

스위치의 구현방식은 크게 2가지가 존재한다.

1.Store-and-forward

현재의 많은 스위치가 이 방식을 사용한다.프레임을 버퍼에 저장하고 CRC도 검사한다.

store-and-forward

2.Cut-through

정말 빠른 서비스를 필요로할때 사용하는 구현 방식으로 버퍼링 하는 시간조차 아까운정도일 경우에 사용한다.버퍼링 없이 바로바로 패킷을 내보낸다.

cut-through

속도는 cut-through가 더 빠르지만 안정성은 Store-and-forward가 더 높다.

 

스위치를 사용함으로써 기존의 Collision이 발생하는 버스 방식의 이더넷에서 Full-duplex(전 이중)으로 통신이 가능해졌다.

multiple simultaneous transmissions

스위치의 포워딩 방식은 Self-learning으로 제작된 스위치 테이블을 바탕으로 실행된다.만일 스위치 테이블에 등록되어 있지 않다면 Flooding을 통해 스위치 테이블에 등록한다.

Switch self-learning