Chapter 03 데이터 링크 계층의 역할과 기능 (2)

스위치와 ARP

   * L2 스위치

   * ARP

 

스위치

   * 정의 : 2계층의 대표적인 장비로 MAC 주소 기반 통신

   * 허브의 단점을 보환 / Half duplex -> Full duplex

   * 1 Collision Domain -> 포트별 Collision Domain

   * 라우팅 기능이 있는 스위치를 L3 스위치라고도 부른다

   * 동작 방식 : 목적지 주소를 MAC 주소 테이블에서 확인하여 연결된 포트로 프레임 전달

      1. Learning

         : 출발지 주소가 MAC 주소 테이블에 없으면 해당 주소를 저장

      * 4개의 PC는 스위치에 각 포트에 연결되고 프레임이 스위치에 전달

        스위치는 해당 포트로 유입된 프레임을 보고 MAC 주소를 테이블에 저장한다

 

      2. Flooding - Broadcasting

         : 목적지 주소가 MAC 주소 테이블에 없으면 전체 포트로 전달

      * PC1은 목적지 aa:bb:cc:dd:ee:05 주소로 프레임 전달

        스위치는 해당 주소가 MAC Table에 없어서 전체 포트로 전달

    

      3. Forwarding

         : 목적지 주소가 MAC 주소 테이브렝 있으면 해당 포트로 전달

      * PC1은 목적지 aa:bb:cc:dd:ee:05 주소로 프레임 전달

        스위치는 해당 주소가 MAC Table에 존재하므로 해당 프레임을 PC5로 전달

     

      4. Filtering - Collision Domain

         : 출발지와 목적지가 같은 네트워크 영역이면 다른 네트워크로 전달하지 않음

      * PC1은 목적지 aa:bb:cc:dd:ee:02 주소로 프레임 전달

        스위치는 해당 주소가 동일 네트워크 영역임을 확인하여 다른 포으로 전달하지 않음

        필터링은 각 포트별 Collision Domain을 나누어 효율적 통신이 가능하다

     

 

      5. Aging

         : MAC 주소 테이블의 각 주소는 일정 시간 이후에 삭제

      * 스위치는 MAC 주소 테이블은 시간이 지나면 삭제

        삭제되는 이유는 테이블 저장 공간을 효율적으로 사용하기 위함

        해당 포트에 연결된 PC가 다른 포트로 옮겨진 경우도 발생한다

        기본 300초(Cisco 기준) 저장, 다시 프레임이 발생되면 다시 카운트

 

      * 정리

 

ARP (Address Resolution Protocol)

   * 역할 : IP주소를 통해서 MAC 주소를 알려주는 프로토콜

      컴퓨터 A가 컴퓨터 B에게 IP 통신을 시도하고 통신을 수행하기 위해 목적지 MAC 주소를 알아야 한다

      목적지 IP에 해당되는 MAC 주소를 알려주는 역할을 ARP가 해준다

 

   * 동작 과정

     

      1. PC1은 동일 네트워크 대역인 목적지 IP 172.20.10.9로 패킷 전송을 시도

         목적지 MAC 주소를 알기 위해서 우선 자신의 ARP Cache Table을 확인

     

      2. ARP Cache Table에 있으면 패킷 전송, 없으면 ARP Request 전송 - Broadcasting

     

      3. IP 172.20.10.9에서 목적지 MAC 주소를 ARP Reply로 전달

     

      4. 목적지 MAC주소는 ARP Cache Table에 저장되고 패킷 전송

 

   * ARP 헤더 구조

      Hardware Type : ARP가 동작하는 네트워크 환경, 이더넷

      Protocol Type : 프로토콜 종류, 대부분 IPv4

      Hardware & Protocol Length : MAC 주소 6 Byte, IP주소 4 Byte

      Operation : 명령코드, 1 = ARP Request, 2 = ARP Reply

      Hardware Address = MAC, Protocol Address = IP

 

   * ARP 헤더 구조 - pcap

 

※ 정리

   * L2 스위치는 2계층의 대표적인 장비로 MAC주소 기반 통신

   * 스위치의 동작방식은 아래단계가 있다

     Learning - Flooding - Forwarding - Filtering - Aging

   * ARP는 IP주소를 통해서 MAC주소를 알려주는 프로토콜이다

   * ARP 헤더 구조

 

출처 : 제로베이스