스위치 작동 원리 분석 필수 사항: 스위치 작동 원리를 1분 안에 마스터하세요.

PHP 편집자 Zimo는 1분 안에 스위치의 작동 원리를 마스터할 수 있도록 안내합니다! 스위치는 네트워크 장비의 중요한 부분입니다. 작동 원리를 학습하면 네트워크 통신의 기본 메커니즘을 더 잘 이해할 수 있습니다. 네트워크에서 스위치는 다양한 장치를 연결하고 데이터를 전달하는 데 중요한 역할을 합니다. 스위치 작동 방식에 대해 더 자세히 알고 싶으십니까? 이 기사를 놓치지 마세요!

엔터프라이즈 네트워크가 발전함에 따라 점점 더 많은 사용자가 네트워크에 액세스해야 하며, 스위치에서 제공하는 많은 수의 액세스 포트가 이러한 요구를 잘 충족할 수 있습니다.

스위치는 초기 이더넷의 충돌 문제를 해결하고 성능과 보안을 향상시킵니다.

스위치는 데이터 링크 계층에서 작동하며 데이터 프레임의 헤더 정보를 기반으로 데이터를 전달합니다.

다음으로 스위치의 기본 작동 원리를 설명하기 위해 소규모 스위칭 네트워크를 예로 들어 보겠습니다.

스위치에는 MAC 주소와 스위치 포트 간의 매핑 관계를 저장하는 MAC 주소 테이블이 있습니다. MAC 주소 테이블은 CAM(Content Addressable Memory) 테이블이라고도 합니다.

그림과 같이 스위치에 의한 프레임 포워딩 동작에는 Flooding, Forwarding, Discarding의 3가지 종류가 있습니다.

1. Flooding: 스위치는 특정 포트에서 들어오는 프레임을 다른 모든 포트를 통해 전달합니다("다른 모든 포트"는 프레임이 스위치에 들어오는 포트를 제외한 모든 포트를 나타냄).

2. 전달: 스위치는 특정 포트에서 들어오는 프레임을 다른 포트를 통해 전달합니다("다른 포트"는 프레임이 스위치에 들어가는 포트가 될 수 없음).

3. 폐기: 스위치는 특정 포트에서 들어오는 프레임을 직접 폐기합니다.

스위치의 기본 작동 원리는 다음과 같이 간략하게 설명할 수 있습니다.

1. 유니캐스트 프레임이 스위치에 들어가면 스위치는 MAC 주소 테이블에서 프레임의 대상 MAC 주소를 찾습니다.

1) MAC 주소를 찾을 수 없는 경우 스위치는 플러딩 작업을 수행합니다.

2) MAC 주소를 찾으면 MAC 주소 테이블에서 MAC 주소에 해당하는 포트를 비교하여 프레임이 스위치에 들어가는 포트인지 확인합니다. 그렇지 않은 경우 스위치는 전달 작업을 수행합니다. 그렇다면 스위치는 폐기 작업을 수행합니다.

2. 브로드캐스트 프레임이 스위치에 들어오면 스위치는 MAC 주소 테이블을 확인하지 않고 직접 플러딩 작업을 수행합니다.

3. 멀티캐스트 프레임이 스위치에 들어가면 스위치의 처리 동작이 복잡해지며 이에 대해서는 나중에 설명하겠습니다.

또한 스위치에는 학습 기능도 있습니다. 프레임이 스위치에 들어오면 스위치는 프레임의 소스 MAC 주소를 확인하고 소스 MAC 주소를 프레임이 스위치에 들어오는 포트에 매핑한 다음 이 매핑 관계를 MAC 테이블에 저장합니다.

스위치의 초기 상태

초기 상태에서는 스위치가 연결된 호스트의 MAC 주소를 모르므로 MAC 주소 테이블이 비어 있습니다. 그림에서 볼 수 있듯이 SWA는 호스트 A가 보낸 데이터 프레임을 수신하기 전에는 MAC 주소 테이블에 항목이 없습니다.

MAC 주소 알아보기

호스트 A가 호스트 C로 데이터를 보낼 때 일반적으로 호스트 C의 MAC 주소를 얻기 위해 먼저 ARP 요청을 보냅니다. 이 ARP 요청 프레임의 대상 MAC 주소는 브로드캐스트입니다. 주소 및 소스 MAC 주소는 자신의 MAC 주소입니다.

SWA는 프레임을 수신한 후 소스 MAC 주소와 수신 포트 간의 매핑 관계를 MAC 주소 테이블에 추가합니다.

기본적으로 X7 시리즈 스위치가 학습한 MAC 주소 테이블 항목의 에이징 시간은 300초입니다. 에이징 타임 내에 다시 호스트 A로부터 데이터 프레임이 수신되면 호스트 A의 MAC 주소와 SWA에 저장된 G0/0/1 간의 매핑에 대한 에이징 타임이 새로 고쳐집니다.

이후 스위치가 대상 MAC 주소가 00-01-02-03-04-AA인 데이터 프레임을 수신하면 G0/0/1 포트를 통해 전달합니다.

앞으로 데이터 프레임

호스트 A가 보낸 데이터 프레임의 대상 MAC 주소는 브로드캐스트 주소이므로 스위치는 G0/0/2 및 G0/0/3 포트를 통해 호스트 B와 호스트 C에 데이터 프레임을 브로드캐스트합니다.

대상 호스트가 응답합니다

이 데이터 프레임을 수신한 후 호스트 B와 호스트 C는 모두 ARP 데이터 프레임을 확인합니다. 그러나 호스트 B는 프레임에 응답하지 않습니다. 호스트 C는 프레임을 처리하고 ARP 응답을 보냅니다. 이 응답 데이터 프레임의 대상 MAC 주소는 호스트 A의 MAC 주소입니다. 호스트 C.

SWA는 응답 데이터 프레임을 수신하면 프레임의 소스 MAC 주소와 인터페이스 간의 매핑 관계를 MAC 주소 테이블에 추가합니다. 이 매핑 관계가 MAC 주소 테이블에 이미 존재하는 경우 새로 고쳐집니다. 그런 다음 SWA는 MAC 주소 테이블을 쿼리하고 프레임의 대상 MAC 주소를 기반으로 해당 전달 포트를 찾은 다음 G0/0/1에서 데이터 프레임을 전달합니다.

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