OSI 계층 별 장비

L1: 물리계층

리피터 (Repeater)

하나의 네트워크망 안에서 전기신호를 재생하고 증폭시키는 역할

케이블 (Cable)

물리적으로 전기신호를 전송하는 케이블

허브(Hub)

멀티포트 리피터

CSMA/CD 방식을 적용하고 있기 때문에 여러 장비에서 동시에 데이터를 전송하지 못한다

하나의 허브는 콜리전 도메인(Collision Domain)

사용하는 장비가 많아지면 콜리전 도메인의 크기는 커지고, 허브는 들어온 데이터를 모든 포트로 Flooding하기 때문에 콜리전이 자주 발생

L2: 데이터 링크 계층

브릿지 (Bridge)

네트워크 세그먼트를 서로 연결해 주는 역할

 

5가지의 기능

• Learning: 호스트가 데이터를 보내면 호스트의 맥 어드레스를 브리지의 맥 어드레스 테이블에 저장해놓고, 다른 호스트에서 이 호스트에 데이터를 전송할 때 브리지는 맥 어드레스 테이블을 참고하여 전송 여부를 결정
• Flooding: 목적지 정보가 맥 어드레스 테이블에 없다면 모든 포트로 똑같은 데이터를 전송
• Forwarding: 목적지 정보가 맥 어드레스 테이블에 있다면 해당 포트로 데이터를 전송한다. 없으면Flooding.
• Filtering: 브리지를 건너지 못하게 하는 기능
  같은 세그먼트끼리 통신할 때  다른 세그먼트로 가는 다리를 차단
  허브와 다르게 콜리전 도메인을 나눌 수 있음
• Aging: 맥 주소를 테이블에 저장하면 300초가 지나도록 해당 맥 주소를 가진 프레임이 들어오지 않으면 테이블에서 자동으로 삭제

스위치 vs 브릿지

스위치는 브릿지의 상위호환 장비

1. 브릿지는 프레임을 소프트웨어로만  처리, 스위치는 프레임을 절차를 미리 하드웨어에 저장하는 ASIC 방식으로 처리하여 빠름
2. 브릿지는 각 포트 같은 속도를 지원, 스위치는 서로 다른 속도를 연결해주는 기능제공
3. 스위치가 제공하는 포트수가 더 많음 브릿지는 보통 2~3개 스위치는 몇백개도 가능
4. 스위치는 Cut-through 또는 store-and-forward 방식 모두사용
5. 브릿지는 Storeand forward 방식만 사용

cut-through 방식: 주소만 확인하고 스위칭을 하기 때문에 빠르지만 데이터를 확인 하지않아 에러 복구 능력이 낮음

store-and-forward방식: 데이터를 모두 확인하고 스위칭 하기 때문에 느리지만 에러 수정 가능

L3: 네트워크 계층

라우터 (Router)

패킷이 목적지까지 가기 위한 경로를 설정해주는 장비

패킷의 헤더에서 목적지 IP주소를 확인하고 목적지의 네트워크 망으로만 전송 => Broadcast Domain 분할

라우팅 (Routing)

패킷에 포함된 주소 등의 상세 정보를 이용하여 목적지까지 데이터 또는 메세지를 체계적으로 다른 네트워크에 전달하는 경로 선택 그리고 스위칭하는 과정

라우팅 테이블 (Routing Table)

가장 효율적이라고 판단되는 경로 정보를  바로 참고 할 수 있도록 저장하는 공간.

라우터는 패킷의 목적지와 목적지를 가려면 어느 인터페이스로 가야하는 지를 자신의 라우팅 테이블에 가지고 있고, 패킷의 목적지 주소를 라우팅 테이블과 비교하여 어느 라우터에게 넘겨줄 지를 판단하기 때문에 라우팅 프로토콜의 가장 중요한 목적이 바로 라우팅 테이블 구성

 

정적라우팅

수동으로 라우팅 테이블을 만드는 방법

입력된 라우팅 정보가 수정하기 전에는 이전의 값이 변하지 않고 고정된 값을 유지하며, 라우팅 정보는 관리자가 수동으로 입력

장점

관리자에 의한 라우팅 정보만을 참조하기 때문에 라우터 자체의 부담이 없어 속도가 빠르며 안정적이고,메모리 소모도 적음

또, 라우터간의 데이터 교환이 없으므로 네트워크의 대역폭을 절약할 수 있음

외부에 자신의 정보를 알리지 않기 때문에 보안 우수

단점

네트워크에 대한 각 경로를 일일이 수동으로 추가해야함

정해진 경로에 장애가 발생할 경우 네트워크 전체에 장애가 발생 가능성

L4: 응용 계층

게이트웨이 (Gateway)

서로 다른 네트워크망을 연결해주는 장비

프로토콜이 다른 네트워크 상의 컴퓨터가 통신할 수 있게 두 프로토콜을 변환해 주는 역할

패킷 헤더의 주소 및 포트외의 거의 모든 정보를 참조

 

물리적 장비가 아닌 논리적 장비

편의상 4계층으로 분류하지만 완전히 다른 형태의 네트워크망을 연결해 주는 장비로서 특정 계층에 종속되지 않음

 

게이트웨이를 통과할 때마다 트래픽 증가로 속도 저하 발생

우리가 사용하는 공유기(게이트웨이, 라우터, 방화벽 을 합친 장비)

 

다양한 계층의 스위치

실질적으로 장비는 스위치에 계층에 해당하는 장비혹은 기능을 추가하여 해당 계층의 장비로 사용

L2 스위치

가장 기본적인 스위치
데이터 링크 계층에서 동작하며, 맥 주소를 기반으로 패킷을 전달

L3 스위치:

L2 스위치에 라우팅 기능이 추가된 장비로 IP 정보를 보고 스위칭
기능적으로 보면 라우터랑 차이가 거의 없지만, 라우터는 소프트웨어 방식이라 속도면에서 하드웨어 방식인 L3 스위치가 훨씬 빠름

L4 스위치:

4계층 프로토콜인 TCP/UDP를 이용하며, IP와 PORT 기반으로 스위칭
L4 스위치에서는 부하 부산(Load Balancing) 기능을 제공하는데, 많은 양의 트래픽을 여러 서버로 분산시켜주는 기능

L7 스위치:

L4 스위치와 기능과 역할을 동일하나, L7 스위치에서는 추가로 페이로드를 분석하여 패킷을 처리한다. 페이로드를 분석함으로써 Dos나SYN Attack 등 네트워크 공격에 대해 방어가 가능하고, 특정 바이러스 감염 패킷 필터링 가능.

 

Reference

https://velog.io/@kimyeji203/네트워크-OSI-7계층-네트워크-장비-스위치-종류

https://heisyoung.tistory.com/52

https://1004haja.tistory.com/entry/16-브리지와-스위치의-차이점

https://www.datanet.co.kr/news/articleView.html?idxno=4865

https://it-worldskills.tistory.com/176

https://m.blog.naver.com/jkssleeky/220637855128