DataLink Layer 2 - Bridge & Switch

Bridge & Switch 의 기능

Physical Layer에서 사용되는 장비인 Hub가 단순히 신호를 증폭해 각 단말을 이어주는 역할을 했다면 Bridge, Switch는 더 나아가 Collision Domain을 나눠주는 역할을 한다.
즉, 이더넷에서 사용하는 CSMA/CD 때문에 허브에 연결된 각 단말들 중 두 단말이 통신을 시작하게 되면 나머지는 통신이 불가해 진다. 이를 해결하기 위해 Bridge, Switch를 사용하게 된다.

Learning
- 출발지의 MAC Address가 브리지/스위치의 MAC Address Table에 없으면 해당 주소를 저장한다.
- 이를 토대로 통신 시 나눈 Collision Domain을 내 외부로 통신할지 안할 지 정한다.
Flooding(Broadcasting)
- 브리지/스위치로 들어온 프레임의 목적지가 MAC Address Table에 없으면 연결된 전체 포트로 전달한다.
- 브로드케스트, 멀티캐스트의 경우에도 발생
Forwarding(Unicasting)
- 브리지/스위치가 목적지 MAC Address를 자신의 MAC Address Table에 가지고 있고, 이 목적지가 출발지의 MAC Address와 다른 세그먼트(다른 Collision Domain)에 있을 때 발생한다.
- Flooding이 모든 포트로 프레임을 뿌리는 것과 달리 오직 해당하는 포트로만 프레임을 전송한다.
Filtering(Collision Domain)
- 브리지/스위치가 목적지 MAC Address를 자신의 MAC Address Table에 가지고 있고, 이 목적지가 출발지의 MAC Address와 같은 세그먼트에 있을 때 발생한다.
- 즉, 동일 네트워크 안에서의 프레임 전송이므로 다른 세그먼트로 넘어가지 않도록 막는 기능
- Forwarding = 다른 세그먼트, Filtering = 같은 세그먼트
Aging
- 브리지/스위치의 효율적인 Table 저장 공간을 위해 일정 시간동안 해당 MAC Address 로 부터 프레임이 들어오지 않으면 Table에서 삭제 하는 것.
- Default 300초(5분)

정리

상태	기능
프레임 유입	1. 신규 : 출발지 주소 저장(Learning)
-	2. 기존: Aging, 타이머 재시작(Refreshing)
목적지가 Unknown or Broadcast or Multicast	3. Flooding
목적지를 알고 다른 세그먼트 내 존재	4. Forwarding
목적지를 알고 같은 세그먼트 내 존재	5. Filtering

차이점

기능	브리지	스위치
처리속도	SW로 처리속도 느림	ASIC(HW)로 처리속도 빠름
포트간 속도	같은속도의 포트끼리만 연결	다른 속도를 가진 포트도 연결 가능
포트 수	적음	많음
처리 방식	Store-and-forwarding	Cut-through, Store-and-forwarding

Store-and-forwarding
- 일단 들어오는 프레임을 전부 받아 들인 후 처리를 시작하는 방식
- 프레임을 전부 받아 드리고, 에러는 없는지, 출발지 주소는 어디인지, 목적지주소는 어디인지 등을 파악해 처리한다.
- 만약 에러 발생 시 프레임을 버리고 재전송을 요청해 에러 복구능력이 뛰어나다
- 따라서 회선에 에러가 자주 발생하거나 출발지, 목적지의 전송매체가 다른경우 자주 사용되는 방식이다.
Cut-through
- 들어오는 프레임의 목적지 주소만 본 후 바로 전송하는 방식
- 즉, 처음 48bit만 확인해 목적지 주소를 확인하고 전송해 이전 Store-and-forwarding 방식에 비해 훨씬 빠르다는 장점이 있다.
- 하지만 에러 복구 능력은 부족하다.
Fragment-free
- Store-and-forwarding과 Cut-through방식의 장점을 섞은 것이다.
- Cut-through 방식과 달리 처음 48bit가 아닌 512bit를 확인해 에러감지와 속도 모두 우수한 방법