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네트워크

네트워크. 2007. 07.10. www.cnm.co.kr. 목 차. OSI 7Layer 및 TCP/IP Switching 기술 Routing 기술 Multicast VOIP 관련. 응용 (Application). 표현 (Presentation). 세션 (Session). 전송 (Transport). 네트워크 (Network). 데이터 링크 (Data Link). 물리 (Physical). 응용 (Application). 전송 (Transport). 인터넷 (Internet).

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Presentation Transcript

  1. 네트워크 2007. 07.10 www.cnm.co.kr

  2. 목 차 • OSI 7Layer 및 TCP/IP • Switching 기술 • Routing 기술 • Multicast • VOIP관련

  3. 응용(Application) 표현(Presentation) 세션(Session) 전송(Transport) 네트워크(Network) 데이터 링크(Data Link) 물리(Physical) 응용(Application) 전송(Transport) 인터넷(Internet) 네트워크(Network) OSI 참조모델 TCP/IP 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • 데이터 통신 규약의 기본 모델인 OSI 참조 모델의 일부분 • IP를 사용하는 통신에 관한 규약

  4. 응용(Application) 전송(Transport) 인터넷(Internet) 네트워크(Network) TCP/IP 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • RFC 1180에 규정 • 계층별 역할 세분화 규정 계층별 통신을 위한 프로토콜 구성 User Application(HTTP, FTP, Telnet 등) TCP UDP IP ICMP ARP RARP Hardware Interface(Ethernet, PPP 등)

  5. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Network Layer(네트워크 계층) • OSI 참조 모델의 물리계층과 데이터 링크 계층에 해당 • 48bit MAC(Media Access Control) Address 기반 통신 • 상위 IP 주소와의 상호 변환을 위해 ARP/RARP 프로토콜 사용 • Internet Layer(인터넷 계층) • IP(Internet Protocol) • TCP, UDP, 및 ICMP 등을 위한 패킷 전달 서비스를 제공 • ICMP(Internet Control Message Protocol) • 호스트와 게이트웨이간의 에러 및 제어 정보를 제어 • ARP(Address Resolution Protocol) • IP 주소를 Hardware 주소로 매핑 • RARP(Reverse ARP) • Hardware 주소를 IP 주소로 매핑

  6. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Transport Layer(전송 계층) • TCP(Transmission Control Protocol) • 연결지향 프로토콜 • 사용자 프로세스에게 신뢰성 있는 full-duplex, byte stream 서비스 지원 • 대부분의 인터넷 응용들은 TCP를 사용한다. • UDP(User Data Protocol) • 비연결 프로토콜 • UDP datagram의 목적지 도달을 보장 못함 • Application Layer(응용 계층) • 사용자 어플리케이션에서 사용하는 프로토콜 • HTTP, Telnet, FTP, SMTP, POP3 등

  7. 응용(Application) 전송(Transport) 인터넷(Internet) 네트워크(Network) User Data Segment IP Datagram Frame 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • 데이타에 제어 정보를 Header 형태로 추가 DATA TCP Header DATA IP Header TCP Header DATA Ethernet Header IP Header TCP Header DATA

  8. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • IPv4 기준 • Internet Address는 32비트 • 컴퓨터는 2진수로 이해 • IP 주소는 4개의 10진수 숫자로 표기 • 각각의 숫자사이는 점으로 구분 • Network ID와 Host ID로 구성 • 인터넷상의 모든 호스트 또는 게이트웨이는 하나 이상의 IP 주소를 갖음 • IP 주소는 NIC(Network Information Center)에서 할당 • Network ID는 NIC • Host ID는 Local 8 Bit 8 Bit 8 Bit 8 Bit 32 Bit 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2진수 표기 172. 168. 10. 1 10진수 표기

  9. “A” Class “B” Class 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • IP 주소 유형 • “A” Class • 첫번째 Bit가 “0”으로 시작 • Network 갯수: 126, Host 갯수: 16,777,214 • “B” Class • 첫번째 두 Bit가 “1 0”으로 시작 • Network 갯수: 16,384, Host 갯수: 65,534 8 Bit 8 Bit 8 Bit 8 Bit 0 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Network Host 0 ~ 127 8 Bit 8 Bit 8 Bit 8 Bit 1 0 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 128 ~ 191 Network Host

  10. “C” Class “D” Class 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • “C” Class • 첫번째 Bit가 “1 1 0” 으로 시작 • Network 갯수: 2,097,152, Host 갯수: 254 • “D” Class • 첫번째 두 Bit가 “1 1 1 0” 으로 시작 • Multicast 용도로 사용될 그룹 8 Bit 8 Bit 8 Bit 8 Bit 1 1 0 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 192 ~ 223 Network Host 8 Bit 8 Bit 8 Bit 8 Bit 1 1 1 0 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 224 ~ 239 Host Group

  11. 구분 2진수 표기 십진수 표기 CIDR 표기 A Class 11111111. 00000000. 00000000. 0000000 255. 0. 0. 0 /8 B Class 11111111. 11111111. 00000000. 0000000 255. 255. 0. 0 /16 C Class 11111111. 11111111. 11111111. 0000000 255. 255. 255. 0 /24 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Subnet Mask • IP 주소의 효율적인 사용을 위해 고안 • Network과 Host 수를 고려하여 산정 • 한개의 Major Class 망 주소를 여러개의 망 주소로 나누어서 사용 • CIDR(Classless Internet Domain Routing) : Subnet Mask 표기법

  12. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Subnetting • Host ID 부분의 일부를 Subnet ID로 할당 • Subnet ID와 Host ID는 해당 부분의 필드 값이 모두 0 또는 1로의 지정 금지 • Subnet ID와 Net ID는 최소한 2 Bit 이상으로 할당 • 예) “ C ” Class Subnetting 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 IP Address 192. 168. 10. 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Subnet Mask 255. 255. 255. 0 Network Host 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 Subnetting 255. 255. 255. 192 62개의 호스트를 가진 4개의 Sub Network 생성 Subnet ID

  13. 호스트 수/Subnet Network 수 Subnet Mask Subnet Bit(n) 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Subnetting 시 Network & Host • “ C ” Class Subnetting • Network 수 : 2n • Host 수 : 2n - 2 1 255. 255. 255. 128 2 126 2 255. 255. 255. 192 4 62 3 255. 255. 255. 224 8 30 4 255. 255. 255. 240 16 14 5 255. 255. 255. 248 32 6 6 255. 255. 255. 252 64 2

  14. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Broadcast and Multicast • Unicast • 메시지가 한 호스트에서 다른 호스트로 • Broadcast • 메시지가 한 호스트에서 망상의 모든 호스트들로 • Multicast • 메시지가 한 호스트에서 망상의 특정 호스트들(Group)로 • Network 및 broadcast 주소 • IP 주소는 개개의 호스트 및 망을 표현 • Host ID의 모든 Bit가 “1 ”이면 Broadcast를 의미 • Host ID의 모든 Bit가 “0 ”이면 자신의 망 전체를 의미 • 일반적으로 0s는 "this"를 의미, 1s는 "all"을 의미

  15. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • 동적 주소 바인딩을 위한 인터넷 표준(RFC 826) • 상대방의 IP Address로 상대방의 MAC Address를 알고자 할때 사용 • 하드웨어 Broadcast를 이용 • ARP는 단일 망에서 주소 매핑을 위해 이용 • ARP를 이용한 주소 매핑 과정 • 호스트 A가 호스트 D의 주소를 가지고 ARP request를 broadcast 송신 • 해당 망상의 모든 호스트가 그 broadcast를 수신 • 호스트 D는 자신의 물리적 주소를 가지고 reply • 호스트 A는 호스트 D의 물리적 주소를 가지고 패킷을 전달 Broadcasting to All A B A B 이IP 주소를가지는호스트? 나의 물리적 주소는... Only Response C D C D

  16. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • 동적 주소 바인딩을 위한 인터넷 표준(RFC 826) • 자신의 MAC Address로 자신의 IP Address를 알고자 할때 사용 • 하드웨어 Broadcast를 이용 • RARP는 단일 망에서 주소 매핑을 위해 이용 • RARP를 이용한 주소 매핑 과정 • 호스트 A가 자신의 MAC 주소를 가지고 RARP request를 broadcast 송신 • 해당 망상의 호스트 D(RARP 서버)가 그 broadcast를 수신 • 호스트 D(RARP 서버)는 호스트 A의 IP 주소를 가지고 reply Broadcasting to All A B A B 내 물리적 주소는 너의 IP 주소는... Only Response (RARP 서버) C D C D

  17. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Internet Layer(IP Layer)는 비연결형 및 신뢰성 보장이 어려움 • IP datagram이 목적지에 올바로 전달되는지에 관한 보장 불가 • IP datagram은 각각 독립적으로 비연결형 프로토콜 • 패킷간의 어떠한 연계(Association)는 상위 계층에 의해 제공(전송계층) • IP 계층은 단지 인터넷을 통한 라우팅 역할 수행 • IP Header 구성 0 31 Type of Service(8) Total Length(16) Version (4) Header Length(4) Flag(3) Identification(16) Fragment offset(13) Time to Live(8) Protocol(8) Header Checksum(16) Source IP Address(32) Destination IP Address(32) Option(?) Padding(?)

  18. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Version(4 Bit) • 현재 IP 버전(IPv4) • Header Length(4 Bit) • IP 헤더의 전체 길이를 32 Bit 단위로 표현 • 일반적으로 20 Byte(32 Bit x 5) • Type of Service(8 Bit) • 데이터그램의 성격을 명시 • 라우터 및 호스트 등 장비에서 우선순위(QoS) 제공을 위해 사용 • 처음 8 비트의 0 ~ 2 비트는 사용하지 않음 • 3 ~ 6 비트를 ToS 필드로 사용 • 마지막 7 비트는 사용하지는 않지만 항상 0로 셋팅 • Total Length(16 Bit) • IP 데이터 그램을 바이트 수로 표시 • IP 데이터 그램의 시작 인식 • 16 비트로 최대 65,535 바이트까지 정의 가능하나 현재 8192 바이트 최대값으로 규정되어 사용중

  19. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Identification(16 Bit) • 호스트에서 보내는 Datagram을 식별하기 위한 유일한 값 • 다수의 Datagram의 재배열을 위해 사용 • 하나의 Datagram에서 분열된 Packet은 동일한 식별 값을 가짐 • Flag(3 Bit) • 보통 "more fragment"를 나타낼 때 사용 • 마지막 fragment를 제외한 각 fragment 마다 설정 • 3 Bit 표현 • Bit “ 0 ” : 일반적으로 “ 0 ”으로 Setting • Bit “ 1 ” : “ 0 ”이면 분열 허용, “ 1 ”이면 분열 허용 안됨 • Bit “ 2 ” : “ 0 ”이면 마지막 분열, “ 1 ”이면 마지막 분열이 아님 • Fragment offset(13 Bit) • 본래의 Datagram에서 이 fragment가 어느 부분에 속하는지 여부

  20. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Fragmentation and Reassembly • 패킷이 통과하는 데이타-링크 계층의 특성에 따라 패킷의 최대 크기 MTU(Maximum Transfer Unit)를 가짐 • Ethernet인 경우 MTU는 1,500 bytes • Fragmentation은 데이타 스트림을 보다 작은 조각으로 분할 • 만일 게이트웨이가 다음 망으로 전달하기에 너무 큰 IP datagram을 받을 때,IP 모듈은 그 IP datagram을 여러 개의 Fragment로 나누어 각각의 Fragment를 패킷처럼 보냄 • 목적지 호스트에 도달할 때, 여러 개의 Fragment들은 Reassemble 과정을 가짐 • 즉, IP 계층은 Fragmentation에 책임이 있음 • Time to Live(8 Bit) • TTL은 Datagram이 통과할 수 있는 라우터 수의 상한선 표시 • Datagram의 수명을 제한하는 것으로써 송신 시스템에 의해서 특정 값으로 설정되는데(0 ~ 255), 라우터를 통과할 때마다 하나씩 감소 • 이 필드의 값이 "영(0)"에 도달 하였을때 datagram은 버려지고, 송신 시스템에게 에러가 발생했음을 송신 • 무한 라우팅 루프를 방지

  21. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Protocol(8 Bit) • IP에게 데이타 전송 요청을 한 상위 프로토콜을 표시 • ICMP(1), TCP(6), UDP(17) 등 • Header Checksum • IP 헤더에 대해서만 checksum 계산 • 네트워크 상에서 TTL, Fragment 등 변경된 값과 비교하여 일치 여부 확인 • 상위계층의 ICMP, IGMP, TCP, 및 UDP 모두가 자신의 헤더에 checksum을 갖음 • IP Address( 각 32 Bit) • IP Datagram을 송신한 Source IP 주소 • IP Datagram을 수신할 Destination IP 주소 • Option(?) • 가변길이 형태의 Optional Information • 기본적으로 IP datagram에는 미포함(필요시 추가) • Security,Record Route, Timestamp • Strict Source Routing • Padding(?) • Option Field에 따라 추가(IP Header를 32 Bit 단위로 조정)

  22. TCP IP User Application TCP User Application Data Link Data Link Data Link IP Data Link IP IP LAN LAN 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • 라우터는 두개 이상의 Network에 연결된 시스템 • IP 게이트웨이의 기능 • 망에서 다른 망으로 IP 패킷을 전송 • IP 패킷은 인터넷을 통해 전송되기 위해 필요한 정보 포함 WAN 호스트1 게이트웨이1 게이트웨이2 호스트2

  23. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • IP Datagram 라우팅 • 호스트 라우팅 • 호스트가 목적지에 직접 도달할 수 있다면, 물리적인 망을 통해 목적지로 패킷 전달 • 호스트가 목적지에 직접 도달할 수 없다면, 가장 가까운 게이트웨이로 패킷을 전달 • 게이트웨이 라우팅 • 게이트웨이가 목적지에 직접 도달할 수 있다면, 물리적인 망을 통해 목적지로 패킷 전달게이트웨이가 목적지에 직접 도달할 수 없다면, 목적지에 도달 할 수 있는 다른 게이트웨이로 패킷 전달 • IP 라우팅 유형 • 정적 라우팅 • 동적 라우팅 • 내부 라우팅 • RIP, OSPF, IGRP, EIGRP • 외부 라우팅 • EGP, BGP • Default 라우팅

  24. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • 정적 라우팅 • 망 관리자에 의해 라우팅이 구성(라우팅 테이블을 구성) • 연결 경로가 끊어져도, 라우터가 자동적으로 재 라우팅 하지 못함 • 라우팅 프로토콜을 사용하지 않음 • 동적 라우팅 • 라우터가 라우팅 정보를 교환하기위해 공통의 라우팅 프로토콜을 사용 • 망간의 최적의 경로는 Routing Metric으로 결정 • Routing Metric은 망간의 최적 경로를 찾기 위한 변수 • Interior Routing Protocol • 단일 인터넷, 같은 조직내(same AS) • Exterior Routing Protocol • 거대한 Backbone 망, 서로 상이한 조직(different AS)

  25. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Interior Routing Protocol • 표준 프로토콜 • RIP(Routing Information Protocol) • OSPF(Open Shortest Path First) • 벤더 프로토콜 • IGRP(Interior Gateway Routing Protocol) • EIGRP(Enhanced IGRP) • Exterior Routing Protocol • Inter-domain routing protocol • EGP(Exterior Gateway Protocol) • BGP(Border Gateway Protocol)

  26. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • 대부분의 응용 프로세스들에 의해 이용 • 두 프로토콜 모두 IP를 이용 • 6 가지 특성 포함 • Connection-Oriented or Connectionless • Sequencing • Error Control • Flow Control • Byte stream or Message • Full-Duplex or Half-Duplex

  27. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Connection-Oriented 서비스 • TCP 서비스 • 두 응용 프로그램이 논리적인 연결을 설립한 후, 통신 • 연결 설립 시 오버헤드 • Virtual Circuit(가상회선) • 두 개체간에 교환될 메시지가 하나 이상인 경우 • Connection-Oriented의 데이타 전송 단계 • 연결 설립 • 데이타 전송 • 연결 해제 • connectionless 서비스 • UDP 서비스 • 메시지(Datagram) 서비스 • 한 시스템에서 다른 시스템으로 한번에 하나의 메시지(datagram)을 전송 • 각 메시지는 독립적으로 전송되어 전달을 위해 필요한 모든 정보 포함

  28. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Sequencing • 패킷 스위칭 망에서 패킷은 서로 다른 라우팅으로 전달 • 패킷의 목적지 도달이 보낸 순서대로 수신이 어려움 • 패킷의 순서에 의한 조합 필요 • TCP • sequencing 지원 • UDP • sequencing 지원하지 않음 • Error control • 응용 프로그램에서 에러 없는 데이타를 받기 위해 • 에러가 발생할 경우 • checksum(수신자가) & positive acknowledgment • 수신자는 데이타를 받을 때 마다 송신자에게 에러 유무 정보 제공 • 송신자에게 재전송을 요구

  29. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Port Number • 동시에 UDP또는 TCP를 이용하는 사용자 프로세스가 하나 이상 존재 • 사용자 프로세스에 관련되는 데이타 식별을 위한 방법이 요구 • TCP와 UDP 모두는 이러한 식별을 위해 16 비트 정수인 Port Number를 사용 • Well-Known Ports • Client가 특정 Server에 접속할 때 사용 • HTTP : 82, FTP: 21, TFTP: 69, SMTP : 25, DNS : 53 • TCP에서 지원하는 서비스 • Connections Between Processes • Sequencing of Data • End-to-End Reliability • End-to-End Flow Control • UDP에서 지원하는 서비스 • Port Numbers • Optional Checksum

  30. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • TCP Segment 구조 • Source Port(16 Bit) : 보내는 프로세스 포트 번호 • Destination Port(16 Bit) : 받는 프로세스 포트 번호 0 31 Destination Port(16) Source Port(16) Sequence Number(32) Acknowledgment Number(32) Control Bit(6) Window(16) Data Offset(4) Reserved (6) Urgent Pointer(16) Checksum(16) Padding(?) Option(?)

  31. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Sequence Number(32 Bit) • 송신자가 전송하는 세그먼트의 첫번째 데이타 octet 번호 • Acknowledgment Number(32 Bit) • 송신자가 수신하기를 기대하는 다음 순서 번호의 값 • Data Offset(4 Bit)-HELN • 32 비트 배수로 나타내는 TCP 세그먼트 헤더의 길이. • Reserved(6 Bit) • 미래의 사용을 위해서 할당해 놓은 필드 • Control Bit(6 Bit) • TCP 세그먼트의 목적과 내용을 결정, 회선 제어 정보 포함 Bit (좌에서 우로) Bit Set “ 1 ” URG Urgent pointer field 유효 ACK Acknowledgment 유효 PSH 세그먼트 전달 요청 RST 연결 해제 SYN Sequence Number 동기화 FIN 송신 데이터의 끝

  32. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Window • 윈도우 크기 조정을 위해서 사용 • Checksum • 데이타와 TCP 헤더의 무결성을 검증하기 위한 필드 • Urgent Pointer • 현재의 세그먼트내에서 나타나는 긴급 데이타의 순서 번호 • Options • TCP 헤더의 끝부분으로 길이는 8의 배수 • Padding • 데이타가 32 비트 단위에서 시작하도록 보장하기 위해 TCP 헤더에 "0"로 padding

  33. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Transport 계층 프로토콜 • Stream Service • 망 장비 또는 부하로 인한 장애 시 잃어 버려지거나 파괴, 또는 전송지연으로 인한 패킷 순서가 뒤바뀜, 중복 전송 등 이러한 문제 극복 • 사용자가 많은 양의 데이타를 전송하거나 받을 때, 신뢰성 없는 비연결 전달 시스템(IP)에 의해 패킷이 지연되는 문제에 대한 해결 • 두 TCP 모듈간에 교환되는 End-to-End 전송 단위를 Segment라 함 • 일단 연결이 설립되면, 두 종단은 Maximum Segment Size(MSS)을 협상 • IP datagram내의 TCP 세그먼트의 포함 관계 IP Header TCP Header TCP DATA TCP Segment IP Datagram

  34. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • TCP Flow Control - Sliding Windows • TCP는 수신자의 버퍼 영역에 관점을 둔 흐름 제어 유형 • 일종인 Sliding Window 프로토콜을 이용 • TCP는 연결마다 두개의 윈도우 생성 • 데이타를 보내는 측의 윈도우 • 데이타를 받는 측의 윈도우 • Sliding Window 프로토콜 시나리오 • Window Size를 변경함으로써, 흐름 제어를 성취 • Acknowledgment는 수신자가 받을 수 있는 데이터를 말함 • 수신자가 자신의 윈도우 크기를 “0 ”으로 알리면, 송신자는 데이타 전송을 멈추어야 함 Window Size 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ..... sent and ACKed sent and not ACKed scan send ASAP can't send until window moves

  35. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Connection 관리 • TCP 연결 설립 • 연결 설정을 위해서 TCP는 3-way handshake수행 • TCP가 신뢰성 없는 패킷 전달 서비스상에서 동작하기 때문 • 메시지를 Lost, Delayed, Duplicated, Delivered out of Order가 될 수 있기 때문 • Site 1에서 SYN Control bits을 설정하여 전송 • Site 2는 그에 대한 ACK와 SYN Control bits을 설정하여 전송 • Site 1에서 송신된 SYN에 대한 ACK를 전송 Events at Site 1 Network Message Events at Site 2 Send SYN seq=x Receive SYN segment Send SYN seq=y, ACK x+1 Receive SYN + ACK segment Send ACK y+1 Receive ACK segment

  36. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • TCP 연결 해제 • 연결을 닫기 위해서 TCP는 3-way handshake를 이용 • 초기 FIN을 받으면, 초기 FIN에 대한 ACK 전송 • TCP는 응용 서비스에게 해당 연결 종료 통지 • 응용 프로그램이 TCP에 연결을 끊으라고 지시하면 TCP는 제2의 FIN을 전송 • 상대방으로 부터 ACK를 수신하면 종료 Events at Site 1 Network Message Events at Site 2 Receive FIN segment Send ACK x+1 inform application Send FIN seq=x Receive ACK segment Send FIN, ACK x+1 Receive FIN + ACK segment Send ACK y+1 Receive ACK segment

  37. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • UDP datagram 구조 • Source Port(16 Bit) : 보내는 프로세스 포트 번호 • Destination Port(16 Bit) : 받는 프로세스 포트 번호 • UDP Length(16 Bit) : UDP header + Data • UDP Checksum: UDP header + Data에 대한 Checksum 0 31 Destination Port(16) Source Port(16) Length(16) Checksum(16) Data

  38. 1. OSI 7Layer 및 TCP/IP • Transport 계층 프로토콜 • Simple, Datagram-Oriented • IP datagram내의 UDP datagram의 포함관계 IP Header UDP Header UDP DATA UDP Datagram IP Datagram UDP 이해(DNS) 출발지 IP : 192.168.0.1 출발지 Port : 2034(임의) 목적지 IP : 172.16.10.1 목적지 Port : 53(DNS) www.korea.com의 IP ? 출발지 IP : 172.16.10.1 출발지 Port : 53(DNS) 목적지 IP : 192.168.0.1 목적지 Port : 2034 IP는 192.168.0.1

  39. 2. Switching 기술 Layer 2 Switching • Layer 2 Switching 이란? • Input 포트를 통해 들어온 frame을 목적지 MAC 주소를 기반으로 output 포트를 통해 전송하는 것 • Switching 장비 전체가 “Broadcast Domain”이 됨 • L2 Switching의 주요 기능 • Address Learning • Switch 장비가 각 포트에 연결되어 있는 장치들의 MAC 주소를 파악하는 것 • MAC database를 통해 포트 - MAC 주소의 mapping 정보 관리 • Forward / Filter decision • MAC database를 참조하여 input frame의 목적지 MAC 주소가 있으면 해당 포트로 frame을 “Forward”하고 없으면 “Filtering” • Loop Avoidance • 동일 데이터의 flooding 현상 방지 • Broadcast Storm 현상 방지

  40. 2. Switching 기술 • Address Learning Function • 처음 장비가 설치되거나 부팅되는 시점에서 MAC database는 비어 있는 상태 • Switch 장비에 연결되어 있는 장치들의 MAC 주소에 대한 정보가 없으므로 frame에 대한 “Forward/Filter Decision”기능을 수행할 수 없음 • Input Frame을 Switch의 모든 포트로 Flooding • 어떤 포트를 통해 frame이 스위치 장비로 들어오면 frame의 “Source MAC 주소” 정보를 읽어서 MAC database에 “포트 - MAC 주소” 정보를 저장 • 여전히 목적지 MAC 주소를 갖는 장치가 연결되어 있는 포트 정보를 알지 못하기 때문에 frame이 들어온 포트를 제외한 모든 포트로 frame을 “Flooding” • 위의 과정을 거쳐 모든 포트에 대한 MAC database가 완성되면 input frame에 대한 “Forward/Filter Decision”기능 수행

  41. 2. Switching 기술 • Forward/Filter Decision • Switch 장비의 모든 포트에 대한 MAC database가 완성되면 효과적인 트래픽 관리가 가능하다. • Input frame의 목적지 MAC 주소를 MAC database에서 찾으면 해당 포트로 frame을 전송 • Input frame을 모든 포트로 flooding할 경우와 비교할 때, frame이 해당 목적지 포트로만 전송되므로 백플레인에 대한 효율적 활용이 가능 • 불필요한 트래픽 생성을 방지 MAC Address Table E0 : 0260.8c01.1111 E1 : 0260.8c01.2222 E3 : 0260.8c01.3333 E4 : 0260.8c01.4444 A B X 0260.8c01.1111 0260.8c01.2222 E0 E1 E2 E3 X C D 0260.8c01.3333 0260.8c01.4444 예) A 단말에서 C 단말로 데이터 전송 시

  42. 2. Switching 기술 • Redundant Topology • Switch 장비의 이중화를 통한 redundant topology를 통해 네트워크의 안정성을 향상시킬 수 있음 • Redundant Topology의 문제점 • Switch 장비가 이중화되고, 그 경로가 이중화되면서 네트워크 내에 생성되는 “Loop”이 문제점들을 야기 • Broadcast Storm • Multiple Frame Copies • MAC address table instability • 네트워크 경로상에 “Loop”이 존재할 경우, 논리적으로 loop을 제거하여 네트워크를 안정화 시킴

  43. 2. Switching 기술 • Spanning-Tree Protocol • 네트워크내에 존재하는 Loop을 논리적으로 제거 • One Root Bridge per Network, One Root Port per Nonroot Bridge • Root Bridge의 선택 • 가장 낮은 bridge ID를 갖는 장비가 root bridge가 됨 • Bridge ID = Bridge Priority + Bridge MAC Address • Key Issue ==> Time Convergence • Spanning tree에 대한 재구성이 필요할 경우, 새로운 spanning tree가 완성될 때까지의 시간 • Spanning tree 재구성이 필요한 경우 • Network topology가 변경된 경우 • 새로운 root bridge를 선택한 후 spanning tree 재구성 • Spanning tree 경로상에 장애가 발생한 경우 • Root bridge를 중심으로 spanning tree 재구성 • Root bridge에 장애가 발생한 경우 • 새로운 root bridge를 선택한 후, 새로운 root bridge를 중심으로 spanning tree 재구성

  44. 2. Switching 기술 • Frame 전송 방식 • Cut-through • Input frame의 목적지 MAC 주소만을 확인한 후 해당 포트로 frame 전송 • Store-and-Forward • 전체 frame을 모두 버퍼에 저장하고 frame 오류를 검사한 후 해당 포트로 전송 • Fragment Free (modified Cut-through) • Frame의 처음 64bytes를 검사 • Header의 Checksum 에러를 검사한 후 전송

  45. 2. Switching 기술 • Duplex Overview • Half duplex • Uni-directional data flow • Higher potential for collision • Hubs connectivity • Full-duplex • Point-to-Point only • Attached to dedicated switched port • Requires full-duplex support on both ends • Collision free • Collision detect circuit disabled

  46. Hub Ethernet Station 1 Station 20 Bridge Station 1 Station 1 2. Switching 기술 Layer 3 Switching • Traditional LAN Design • In the early 1980s, bridging technology • LAN Segment 간 연결 • LAN 네트워크의 지리적 확장 • In the late 1980s, routers were introduced • LAN segment 간 연결 • 다양한 WAN 기법과의 인터페이스 제공

  47. 2. Switching 기술 • Switch vs. Router • Switching • Layer 2 internetworking technology • MAC 주소 기반의 frame forwarding • Routing • Layer 3 internetworking technology • Network 주소 기반의 Packer forwarding • 목적지까지의 forwarding path 결정 • Routing vs. Switching • 고성능 routing을 위해 switching 기술 사용 • Switching을 기반으로 필요 시 routing 을 추가

  48. 2. Switching 기술 • Switch ---> Router : Trend • Layer 2 Switch 장비에 라우팅 기능을 부가한 LAN 스위치가 주를 이룸 • Internetworking 기술 • Bridge  Router  Switch • Layer 3 Switch의 기술적 기반 • ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 기술 발달 • Hardware 기반의 고속 라우팅 기능 지원 가능 • 고성능의 Switching Fabric 지원 • 많은 사용자 포트를 지원하는 고성능, 대용량의 스위치 장비 개발 가능 • CPU/Memory 기술 발달 • Layer 2 Switch에 비해 늘어나는 프로세싱 부하에 대한 원활한 처리 가능

  49. 2. Switching 기술 • Layer 3 Switching의 필요성 • Router의 역할 • WAN 환경에서 외부로 패킷 전송 • 서브넷 간 콜 처리 • Router 속도 • Ethernet : 14880pps • Fast Ethernet : 14만8800pps • Gigabit Ethernet : 148만8000pps • Router wire speed : 25만pps • Bottleneck 발생

  50. 2. Switching 기술 • Layer 3 Switching의 장점 • 고성능의 라우팅 성능 지원 • 스위칭 속도와 비슷한 라우팅 성능 지원 • 높은 대역폭 지원으로 네트워크 bottleneck 제거 • Multimedia 어플리케이션 지원 등 • 간편한 관리 기능 지원 • 설치, 구성 및 관리가 용이 • 기 구성되어 있는 LAN 네트워크 장비 및 프로토콜과 호환 • 저렴한 구축 비용

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