인터네트워킹 장비

인터네트워킹 장비

작성자 : 황석환

 

■ 인터네트워킹 개념

 

인터네트워크(InterNetwork)는 네트워크 장비로 연결된 개별적인 네트워크들의 모임을 의미한다. 즉 인터네트워킹이란 독립된 네트워크가 연결되어 만들어진 복잡한 인터네크워크를 연결하는 과정을 의미한다.

 

■ OSI 참조 모델(Open System Interconnection reference model)

 

OSI 참조 모델은 7계층으로 구성된 개념적인 모델로, 네트워크를 통해 한 컴퓨터의 응용 프로그램에서 다른 컴퓨터의 응용 프로그램으로 정보를 전달하는 방법은 표현한다. 각 계층은 네트워크 통신에 필요한 데이터 통신 프로토콜의 기능들에 대해 정의하고 있다. OSI 모델은 1948년에 ISO에서 개발되었고, 현재 컴퓨터 통신의 구조적이고 개념적인 모델로 널리 사용되고 있다.

OSI 모델에서는 네트워크에서 데이터가 전송될 때 필요한 작업들을 7개의 단계로 나누고 있으며, 각 계층은 데이터를 전송할 때 수행되어야 하는 기능과 작업에 따라 분류된다. 또한 각 계층은 다른 계층에 독립적으로 자신의 작업을 실행할 수

있도록 설계되어있어서, 한 계층이 교체되더라도 다른 계층에 영향을 주지 않는다.

 

 

<그림 1> OSI 참조모델

 

 

※ OSI참조 모델은 크게 상위계층과 하위계층으로 나뉨.

상위계층 : 애플리케이션과 관련된 소프트웨어 수준에서 구현. 최상위 계층인

응용계층은 사용자와 가장 가까운 계층으로 통신 소프트웨어에서

사용자와 상호 작용하는 부분

(OSI모델에서 상위계층은 이라는 용어는 각 계층의 바로 위 계층을

표현할 때 사용하기도 함.)

하위계층 : 데이터를 전송하는 것과 관련된 계층들을 모두 의미. 하드웨어 장비와

소프트웨어로 구성되어 있는 물리적 계층과 데이터링크 계층이 여기에 속한다. 최하위 계층인 물리적 계층은 네트워크 케이블 같은 물리적인

네트워크 전달매체로 실제로 네트워크 상에서의 정보 전달을 책임지고

있는 부분.

 

 

<그림 2> OSI7 Layer에 따른 프로토콜 구분

 

■ 인터네트워킹 장비

 

4~7계층	상위계층						G/W
3계층	네트워크계층					Router
2계층	LLC			Bridge	스위칭 HUB
	MAC		HUB
1계층	물리계층	트랜시버중계기

 

1. 트랜시버(Tranceiver)

- 이더넷의 동축 케이블을 접속하는 기기. 트랜시버와 LAN 접속구를 연결하려면

트랜시버 케이블이 필요하다. 트랜시버는 동축 케이블에 간단히 접속할 수

있으므로, 동축 케이블의 임의의 위치에 컴퓨터를 접속하는 등 시설의 설치와

변경이 간단하다.

- OSI 1계층간 연결하는 기기

- 수신신호 생성등 전기적 처리 기능

- 캐리어 검출이나 충돌 검출 기능

 

2. 중계기(Repeater)

- 케이블이 갖고 있는 물리적인 한계때문에 데이터가 멀리 전송되지 못하는

약점을 보완해 주는 장비로 수신된 신호를 증폭, 재전송하여 전송거리를

확장시키는 장치이다.

- OSI 1계층간 연결하는 기기

- LAN의 세크먼트를 연장하기 위한 기기

- 역할(3R)

: Reshaping : 변형된 주파수를 원래의 파형으로 복원하는 기능

: Regeneration : 변형된 진폭을 원래의 진폭으로 복원하는 기능

: Retiming : 변형된 위상을 원래의 위상으로 복원하는 기능

 

3. 허브(Hub)

- 3대이상의 PC를 연결시키는 장비이다(PC 2대까지는 바로 케이블을

연결시키면 된다). 보통 4,8,12,16,24 등 다양한 포트를 갖고 있으며 각 포트는

PC 1대에 할당된다.

- 1계층과 2계층내 MAC 부계층의 기능을 구행하는 기기

- 대용량의 데이터가 항상 전송매체를 흐르며 가격이 저렴한 장치

 

4. 브리지(Bridge)

- LAN과 LAN을 연결하는 장비로 패킷의 목적지 주소를 읽어 데이터가

LAN외부로 가야 할 지 아니면 내부로 가야 할 지를 결정한다.

- OSI 1계층과 2계층간 연결하는 기기

- OSI 2계층에서 동작하고 MAC 프레임을 해석하여 통과여부를 결정함

- 역할

: Learning : MAC프레임에 의해 단말장치에 대한 경로정보를 획득하는 기능

: Filtering : 브리지내를 통과할 경우 불필요한 주소를 걸러주는 기능

: Forwarding : 적당한 목적지로 보내주는 기능

 

5. 스위칭허브(Hub)

- 브리지와 같은 기능이고 Layer2 스위치라 부름

- Mac 주소를 기억하고 있어 고속으로 회선을 바꾸어 목적지로 보내주는 기능을

한다.

- Cut-through방식, Store and Forward방식이 있음.

 

6. 라우터(Router)

- 프로토콜이 다른 LAN을 연결시킬 때 사용하거나 LAN을 WAN에 접속시킬 때 유용한 장비로 상당히 복잡하다. 이 때문에 인터네트 워킹 장비로 불리는

라우터는 내보낼 데이터를 잘 쪼개 알맞은 크기의 패킷으로 만든 후 그것을

내부에 위치한 경로표(라우팅 테이블)에 따라 최적의 경로로 목적지까지 보내는

기능을 갖고 있다.

- 3계층 장비

 

7. 게이트웨이(Gateway)

- LAN과 인터넷 서버등 각종 호스트를 연결하며 서로 다른 기종의 네트워크를

연결시키는 장비로 서로 다른 네트워크의 특성을 상호 변환시켜 호환성 있는

정보를 전송할 수 있게 해준다.

- 4계층 장비(OSI 참조모델의 모든 계층에 대해 동작)

- 전송속도, 프로토콜, 주소변환 등의 기능이 있다.

 

※ 인터네트워킹을 위한 장비는 간단하게 리피터(Repeater), 브리지(Bridge), 라우터(Router) 및 게이트웨이(Gateway)로 구분할 수 있다.

    

 

<그림 3> 각 장비의 계층별 분포 

 

 

■ 브리징(Bridging)과 라우팅(Routing) 이란?

 

라우터와 브리지는 경로를 결정하는데 경로 정보가 들어있는 테이블을 사용한다. 인터넷에서는 TCP/IP를 이용하기 때문에 이 테이블을 특별히 ‘IP 라우팅(Routing) 테이블’이라 부르기도 한다. 브리지와 라우터의 라우팅 테이블의 차이점은 브리지는 이 테이블을 포워딩(Forwarding) 및 필터링(Filtering)용으로 사용하지만, 라우터에서는 패킷의 전달경로를 결정하는 경로배정용으로 사용한다는 것이다. 라우터는 LAN 테이블, 네트워크 테이블, 그리고 라우팅 테이블 등 3가지 테이블을 관리함으로써, 다른 네트워크를 비롯하여 네트워크의 모든 스테이션의 주소를 인식하고, 이를 바탕으로 패킷의 전송경로를 결정한다.

 

브리지의 라우팅 테이블과 동일한 기능을 하는 LAN 테이블은 라우터가 속해있는 LAN 세그먼트내 스테이션의 주소를 관리하고 있으며, 필터링 작업에 사용된다. 네트워크 테이블은 네트워크상의 모든 라우터의 주소를 보관하며 패킷의 수신지 라우터를 식별하는데 사용된다. 라우팅 테이블 역시 개개의 라우터에 구축되어 있으며, 각 경로에 대한 정보를 유지하고 있어서 다른 세그먼트로 전송되는 패킷의 경로를 결정하는데 사용된다. 3개의 테이블은 패킷의 전송에 있어서 최적 경로선택, 회선이나 라우터 장애 시 우회 경로의 선택, 패킷의 무한경로 현상을 방지하기 위해 활용하는 것으로 라우터의 모든 동작을 위한 핵심 요소이다. 이 테이블은 기본적으로 네트워크 관리자에 의해서 만들어지지만 네트워크내에 존재하는 개개의 라우터에서 주기적으로 전달되는 라우팅 정보를 근거로 수시로 갱신된다.

 

라우터가 속해있는 네트워크내의 스테이션으로부터 패킷을 수신하면 LAN 테이블을 검사하여 수신지(Destination)와 송신지(Source) 주소가 서로 다른 네트웍에 속해 있는지를 확인하고, 네트워크 테이블을 검사하여 패킷을 전달할 네트워크 주소를 찾아낸다. 이 주소를 라우팅 테이블에서 검색하여 수신지로 가는 최적 경로를 알아낸다. 이러한 과정은 패킷이 송출되어야할 전송경로를 결정하는 과정에서 3가지 테이블을 사용한다는 것만 빼면, 브리지에서 포워딩을 결정하는 것과 거의 유사한 절차이다. 경로가 결정되면 라우터는 수신한 원래의 패킷에 송신지 주소 및 네트워크 관리를 위해 필요한 제어정보를 추가한 새로운 패킷을 생성하여 전송한다. 수신측 라우터는 수신한 패킷에서 제어정보를 뽑아서 라우팅 테이블의 내용을 갱신하고, 패킷내의 수신지 네트워크 주소와 테이블에 있는 정보를 근거로 어느 네트워크로 전송할 것인가를 결정하며, 이러한 경로배정 과정은 네트워크상의 모든 라우터에서 차례로 수행된다. 이러한 일련의 경로설정 과정을 라우팅이라 하며, 패킷이 최종 수신지 라우터에 도착하면 라우터는 패킷의 고장유무를 검사하고, 제어정보를 제거한 후, 원래의 데이터 패킷을 내부 LAN으로 전달함으로써 수신지에 도착하게 된다.

 

브리징(Bridging)은 앞에서도 설명했듯이 LAN 테이블을 이용하여, 테이블에 등록된 주소지 정보를 근거로 포워딩 또는 필터링만을 수행하는 과정을 의미한다. OSI 참조모형의 데이타링크계층에서 망간 프레임 중계를 수행하며, 널리 알려진 데이타링크계층의 프로토콜로는 이더넷, 토큰링, FDDI등을 들 수 있다.

리피터에 비해 브리지는 대규모의 네트워크를 소규모의 네트워크로 분할하여 인터네트워킹을 수행함에 의해, 불필요한 프레임의 중계를 차단할 수 있고, 더 많은 장비를 네트워크에 접속시킬 수 있으며, 망을 효과적으로 확장할 수 있다

그러나 라우터에 비해서는 브로드캐스트 프레임등 불필요한 프레임을 중계하는 경우가 많아 라우터보다 대역폭의 이용효율이 떨어지며, 브리지를 통해 연결될 수 있는 시스템의 수도 제한이 된다. 따라서, 인터넷등 대규모 망에 접속하기위해 브리지를 쓰는 경우는 거의 없으며, 보통 한 조직체내에서 제한적인 범위에서 사용하는 것이 일반적이다.

 

 

참고자료

CISCO SYSTEMS .INC.(2002) 『인터네트워킹 테크놀로지 핸드북』

   http://edu.hyundai-motor.com 『현대자동차. 사이버교육센터』