본 내용은 “성공과 실패를 결정하는 1%의 네트워크” 를 참고하여 작성하였습니다.
스위칭 허브
스위칭허브는 이더넷의 패킷을 목적지를 향해 중계하기 위한 허브이다.
스위칭 허브는 여러개의 포트가 존재하며, 이를 통해서 복수의 신호(중계)를 하게 된다.
스위칭 허브에서의 작동은 다음과 같다.
수신부터 송신까지
- 신호가 커넥터 부분에 도달하여 PHY(MAU) 회로에서 수신된다.
- 신호가 들어오면 MAU에서 케이블 신호의 형식에서 공통의 신호로 변환된다
- 전기신호는 MAC회로로 들어가고 여기에서 디지털 신호로 변경된다.
- 디지털 신호는 패킷의 맨끝에 있는 FCS를 대조하여 오류의 유무를 검색하고 문제가 없다면 버퍼에 저장한다.
- 버퍼에 저장한 신호를, MAC주소표에서 일치하는 것을 확인한다.
MAC주소표는 MAC주소와 포트번호가 있으며, MAC주소가 동일하면 해당 포트 번호(LAN어댑터)로 신호를 송신하게 된다.
송신
- 송신은 기본적으로 LAN어댑터와 동일하게 작동한다.
- 송 수신 회로의 수신부분에 신호가 들어오지 않는 다는것을 확인한다.
- 또한 송신에서 아무도 송신하지 않는다면 데이터를 신호로 변환하여 송신하게된다.(pc와 동일)
- 만약 송신중 다른 기기가 보낸 신호를 수신하게 되면, 이때 재밍신호를 보내는것으로 잠깐 기다렸다가 수신하고, 송신하게 된다. (이 또한 LAN 어댑터와 동일함)
- 커넥터 안쪽에 있는 회로부분을 포트 라고 하며 이는 LAN어댑터와 거의 동일하다.
- 하지만 MAC주소는 할당되어있지 않기 때문에 들어오는 모든 신호를 버퍼에 저장하게 된다.
MAC주소표를 갱신
스위칭 허브는 패킷을 중계할때 MAC주소표를 갱신하게 된다.
MAC주소표를 갱신하는 행위는 두개로 나뉜다.
- 수신한 입력 포트 번호와 MAC주소를 세트로 등록하기
- 기존의 MAC주소표에 있는 내용을 지우기
MAC주소 등록하기 —>>?
패킷을 수신한 포트 번호와 해당 패킷을 보낸 기기의 MAC주소를 등록해둔다.
이를 통해서 해당 MAC주소에 맞는 요청이 들어오면 해당 포트번호로 신호를 보내주면 되기 때문이다.
이처럼 신호를 수신할때 마다 계속해서 포트번호를 테이블에 기록하게 된다.
기존의 MAC주소표에 있는 내용 지우기
스위칭 허브에 접속되어있는 pc가 없어지게 되면, 해당 스위치허브에서 신호를 보내게 되면, 없어진 pc에 패킷을 보내게 되는 것과 동일하게 된다.
이를 방지하기 위해서 사용하지 않는 오래된 MAC 주소표를 제거하게 된다.
스위칭허브의 예외적인 동작
스위칭 허브는 결국, 패킷을 수신받고 해당 패킷에 기록된 MAC주소와 동일한 허브 혹은 라우터로 패킷을 수신해주는 역할을 하게 된다. 그 사이에서 MAC주소표를 사용하고, MAC주소표를 자동적으로 기록, 삭제 하는것으로 갱신하는 동작을 수행한다.
하지만 이 외에도 예외적인 동작을 수행하게 된다.
패킷의 폐기
패킷을 수신한 포트와 패킷을 송신할 포트가 동일할 경우에 발생한다.
스위칭 허브에 리피터허브가 연결되어있는경우, 리피터 허브에 pc a, b가 연결되어있다면,
pc a가 신호를 수신하고, 리피터 허브는 연결되어있는 모든 기기에 신호를 보낸다.
이때 스위칭허브가 리피터허브로 중계를 하게 되면, 리피터 허브는 다시 스위칭 허브에 받은 신호를 pc a,b 에 다시 전송하게 되고, pc b에는 두개의 동일한 패킷이 도착하게 된다.
이러한 비 정상적인 통신동작이 일어 날수도 있다. 이때 스위칭 허브는 패킷을 폐기한다.
브로드캐스트
MAC주소표에 수신처의 MAC주소와 일치하는 주소가 없을때에도 발생한다.
MAC주소표에 수신처의 MAC주소와 일치하는 주소가 없다는 뜻은 어느 포트로 신호를 송신해야할지 모른다는 뜻
이때는 전체 포트에서 신호를 보내게 된다.
결국 어느 포트에서는 수신처의 MAC주소가 존재할것이며 이더넷에서는 해당자만이 수신하기 때문에 문제가 생기지 않게 된다.
브로드캐스트 주소로 (뒤에번호가 1111) 신호가 들어와도 동일하게 작동하게 된다.
전이중과 반이중, 그리고 스위치허브
- 전이중 모드 : 하나의 전송 선로에서 데이터가 동시에 양방향으로 전송될수 있는 성질
- 반이중 모드 : 하나의 전송 선로에서 데이터가 양방향으로는 전송될수 있으나, 동시에 전송되는것은 불가능한 성질
스위치 허브는 전이중 모드를 사용할수 있다.
이는 리피터 허브에는 존재하지 않는 스위칭 허브만의 특징이다.
스위칭 허브는 송신용과 수신용의 트위스트 페어 케이블이 나누어져 잇기 때문에 케이블 내부에서의 충돌이 일어나지 않으며, PYH(MAU), MAC회로의 내부에서도 송신과 수신이 나누어져 있기 때문에 신호가 충돌하지 않는다.
이러한 구조 덕에 스위칭허브는 전이중 모드를 사용할수 있으며, 이를 통해서 데이터의 양이나 상한선도 높아져 성능이 좋아진다.
자동조정
전이중 모드와 반이중 모드를 변경할 필요가 존재한다. 접속한 기기가 지원하는 모드에 맞춰서 데이터를 송신해야하기 때문이다. 또한, 상대의 전송속도에 맞춰서 이를 자동으로 맞춰줘야하는데
이처럼 전송속도와 전이중, 반이중 모드를 자동으로 설정해주는것을 자동조정이라고 한다.
- 이더넷은 데이터가 흐르고 있지 않을 때 링크펄스를 보낸다.
- 링크펄스란, 펄스형이 신호이며 이를 통해서 상대가 올바르게 작동하는지 등의 상태를 확인하게 된다.
- 이 링크펄스를 통해서 자신의 지원가능 모드와 전송 속도를 서로 통지하는 기술이 발전하였다.
포트를 나누는 이유
포트를 나누는 이유는 각 통신의 프로토콜이 다르고, 그러한 프로토콜에 맞게 나눠둔것이다.
Uploaded by N2T