스위치 (스위치 허브라고도 함) 는 내부 처리 후 정보를 재생성하여 지정된 포트로 전달하며 자동 주소 지정 및 스위칭 기능을 제공합니다. 스위치가 전송 패킷의 대상 주소를 기준으로 각 패킷을 소스 포트에서 대상 포트로 개별적으로 전송하기 때문에 다른 포트와의 충돌을 방지합니다. 광의스위치는 통신 시스템에서 정보 교환 기능을 완성하는 장치이다.
2. 스위치 작동 원리
컴퓨터 네트워크 시스템에서 스위치는 * * * 작업 모드의 약점을 즐기기 위해 도입되었습니다. 허브는 * * * 작업 모드의 대표입니다. 만약 허브를 우체부에 비유한다면, 우체부는 글자를 읽을 수 없는' 바보' 이다. 그는 편지의 주소를 근거로 편지를 수신인에게 직접 보내는 방법을 모르고, 편지를 모든 편지 있는 사람에게만 나누어 주고, 수신인이 주소 정보를 근거로 자신의 것인지 판단하게 한다. 스위치는 "스마트" 우편 배달부입니다. 스위치에는 고대역폭 백엔드 버스와 내부 스위칭 매트릭스가 있습니다. 스위치의 모든 포트가 이 후면 버스에 걸려 있다. 제어 회로가 패킷을 수신하면 처리 포트는 메모리에서 주소 테이블을 찾아 대상 MAC (네트워크 카드의 하드웨어 주소) 의 NIC (네트워크 카드) 가 연결된 포트를 결정하고 내부 스위칭 매트릭스를 통해 패킷을 대상 포트로 빠르게 보냅니다. 대상 MAC 이 없으면 스위치가 모든 포트에 브로드캐스트합니다. 포트 응답을 받으면 스위치는 새 주소를 "학습" 하여 내부 주소 테이블에 추가합니다.
스위치가 네트워크 카드에서 보낸 "편지" 를 받으면 위의 주소 정보와 자신이 가지고 있는 "상주 호적부" 에 따라 신속하게 수신자에게 편지를 보내는 것을 볼 수 있다. 만일 수신인 주소가' 호적본' 에 없다면 스위치는 허브처럼 편지를 모든 사람에게 나누어 주고 수신인을 찾을 것이다. 수취인을 찾으면 거래소는 즉시 이 사람의 정보를' 호적본' 에 등록하여 향후 고객에게 서비스를 제공할 때 편지가 신속하게 배달될 수 있도록 합니다.
3. 스위치의 성능 특성
1) 단독 대역폭
스위치는 주소 정보에 따라 지능적으로 대상에 데이터를 전송할 수 있기 때문에 hub 처럼 데이터를 전송할 때 수신인이 아닌 사람들을 "방해" 하지 않습니다. 이렇게 하면 스위치가 여러 포트 그룹 간에 동시에 데이터를 전송할 수 있습니다. 또한 각 포트는 별도의 네트워크 세그먼트로 볼 수 있으며, 통신 쌍방은 다른 장치와 경쟁하지 않고 모든 대역폭을 독립적으로 즐길 수 있습니다. 예를 들어, 호스트 a 가 호스트 d 에 데이터를 전송할 때 호스트 b 는 동시에 호스트 c 에 데이터를 전송할 수 있으며 두 전송 모두 네트워크의 전체 대역폭을 즐길 수 있습니다. 10Mb 스위치를 사용하고 있다고 가정하면 스위치의 총 트래픽은 2 ×10mb = 200 입니다
2) 전이중
스위치의 두 포트는 서로 통신할 때 채널이 상대적으로 독립적이므로 전이중 통신이 가능합니다.
1. 라우터의 역할
허브나 스위치를 통해 많은 컴퓨터를 비교적 큰 LAN 으로 결합할 수 있지만, 컴퓨터 수가 일정 수에 도달하면 문제가 발생합니다. 허브로 구성된 LAN 의 경우, "방송" 의 작동 모드로 인해 네트워크 크기가 커지면 전송 중 정보의 충돌과 차단이 점점 더 심각해집니다. 심지어 스위치의 경우에도 마찬가지입니다. 둘째, 이 LAN 은 안전하지 않으며 관리에도 좋지 않습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 대형 네트워크를 작은 서브넷과 네트워크 세그먼트로 분할하거나 여러 VLANs (가상 LAN) 로 직접 나눕니다. VLAN 에서 한 호스트가 보낸 정보는 동일한 VLAN 번호를 가진 다른 호스트로만 전송할 수 있으며 다른 VLAN 구성원은 해당 정보나 브로드캐스트 프레임을 수신할 수 없습니다. VLAN 을 사용하여 네트워크를 분할하면 네트워크에서 브로드캐스트 스톰 억제, 네트워크 보안 강화, 중앙 집중식 관리 등을 효과적으로 수행할 수 있습니다.
LAN 이라면 서로 다른 VLAN 의 호스트가 서로 통신해야 하는데 어떻게 해야 하나요? 이때 너는 라우터 (라우터) 를 통해 도와야 한다. 라우터는 서로 다른 서브넷, 네트워크 세그먼트 및 VLAN 의 컴퓨터를 연결하여 자유롭게 통신할 수 있습니다. 또한, 우리 모두가 알다시피, 현재 네트워크의 유형은 매우 다양하며, 네트워크마다 사용되는 프로토콜과 속도도 다르다. 서로 다른 두 패브릭의 네트워크에 상호 연결이 필요한 경우에도 라우터를 통해 수행할 수 있습니다. 라우터는 두 개의 아키텍처가 비슷하거나 다른 LAN 세그먼트를 연결하여 더 큰 LAN 또는 WAN 을 형성할 수 있습니다.
라우터는 여러 네트워크 또는 네트워크 세그먼트를 연결하는 네트워크 디바이스임을 알 수 있습니다. 서로 다른 네트워크, 네트워크 세그먼트 또는 VLAN 간에 데이터 정보를 "번역" 하여 서로의 데이터를 "읽기" 하여 더 큰 네트워크를 형성할 수 있습니다.
2. 라우터 작동 방식
라우팅이란 인터넷을 통해 소스 위치에서 타겟 위치로 정보를 이동하는 활동을 말합니다. 그러면 라우터는 도대체 어떻게 번역합니까? 우리가 평소에 영어를 배우고 번역할 때, 반드시 영한사전 한 권을 준비하여 사전을 통해 영한공현전환을 실현할 것이다. 라우터의 경우 경로 테이블을 변환하는 사전도 있습니다. 라우팅 테이블에는 서브넷의 식별 정보, 네트워크의 라우터 수, 다음 라우터의 이름 등 다양한 전송 경로에 대한 관련 데이터가 저장됩니다. 경로 테이블은 시스템 관리자가 고정, 시스템에 의해 동적으로 수정, 라우터에 의해 자동 조정 또는 호스트에 의해 제어될 수 있습니다.
서로 다른 서브넷 및 네트워크 세그먼트를 라우터를 통해 상호 연결할 수 있습니다. 따라서 라우터는 허브나 스위치와 달리 일반적으로 허브나 스위치처럼 풀뿌리에서 작동하는 것이 아니라 네트워크의 "백본" 에 설치됩니다. 예를 들어, 관리, 보안 및 성능 고려 사항에 따라 전체 네트워크를 여러 VLAN 으로 나누는 대규모 엔터프라이즈 LAN 이 있습니다. 따라서 VLANs 간 통신을 할 때는 라우터를 사용해야 합니다.
이 기업 네트워크에는 분명히 네트워킹이 필요합니다. 기업의 경우, 일반적으로 통신의 DDN 회선을 임대하거나 Cable, 케이블, ISDN 을 사용하여 인터넷에 접속한다. 이때 사용되는 네트워크 시스템과 프로토콜이 다르기 때문에 기업 네트워크와 인터넷 간의 상호 연결을 완료하려면 라우터가 필요합니다.
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일반적으로 라우팅하는 동안 정보는 하나 이상의 중간 노드를 통과합니다. 일반적으로 사람들은 라우팅 및 교환을 비교합니다. 주로 일반 사용자의 눈에는 기능이 동일하기 때문입니다. 실제로 라우팅과 스위칭의 주요 차이점은 스왑이 OSI 참조 모델의 두 번째 계층 (데이터 링크 계층) 에서 발생하고 라우팅이 세 번째 계층, 즉 네트워크 계층에서 발생한다는 것입니다. 이러한 차이는 라우팅 및 스위칭이 정보를 이동하는 동안 서로 다른 제어 정보를 사용해야 함을 결정하므로 각 기능을 구현하는 방법도 다릅니다. 라우터는 라우팅을 통해 데이터 전달을 결정합니다. 전달 정책을 라우팅이라고 하며 라우터 이름의 기원이기도 합니다.
세 명의 머스킷티어의 외모 비교
우리는 허브, 스위치, 라우터의 작동 원리를 설명했지만, 많은 초보자들에게는 외관상 구별할 수 있기를 희망하는 경우도 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언) 물론 허브, 스위치, 라우터는 외관상으로는 확실히 다르지만 참조 정보로만 사용할 수 있습니다. 결국 현재 많은 허브, 스위치, 라우터 제품이 외관상 매우 유사하다. 그중에서 가장 구분하기 어려운 것은 일반적인 데스크톱 허브와 스위치이며 라우터는 비교적 쉽게 식별할 수 있습니다.
스위치 및 라우터
전환은 오늘날 네트워크에서 가장 자주 나타나는 단어입니다. 브리지에서 ATM 에서 전화 시스템으로 라우팅에 이르기까지 모든 상황에 적용할 수 있으며 실제 교환이 무엇인지 알 수 없습니다. 사실, 교환이라는 단어는 전화 시스템에 처음 등장했는데, 특히 두 개의 서로 다른 전화 간의 음성 신호 교환을 실현하는데, 이 작업을 수행하는 장치는 전화 교환이다. 따라서 원래 의도에서 교환은 단지 기술 개념, 즉 장비 입구에서 출구로 신호를 전달하는 것에 불과하다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언) 따라서 이 정의에 맞는 모든 부품을 스위치 장치라고 할 수 있습니다. 보이는 "전환" 은 매우 의미 있는 단어입니다. 데이터 네트워크의 두 번째 계층 장치를 설명하는 데 사용될 때 실제로는 브리지 장치를 의미합니다. 레이어 3 데이터 네트워크의 장치를 설명하는 데 사용되는 경우 라우팅 장치를 나타냅니다.
우리가 흔히 말하는 이더넷 스위치는 실제로 브리지 기술을 기반으로 하는 다중 포트 2 계층 네트워크 장치로, 데이터 프레임을 한 포트에서 다른 포트로 전달할 수 있는 짧은 대기 시간, 오버헤드가 낮은 경로를 제공합니다.
스위치의 핵심에는 두 포트 간의 통신을 위한 경로를 제공하는 스위칭 매트릭스가 있어야 합니다. 또는 한 포트에서 수신되는 데이터 프레임을 다른 포트에서 전송할 수 있도록 버스를 빠르게 교환할 수 있습니다. 실제 장비에서 스위칭 매트릭스의 기능은 종종 전용 칩 (ASIC) 에 의해 수행됩니다. 또한, 이더넷 스위치의 설계 아이디어에는 중요한 가정이 있습니다. 즉, 교환 코어는 속도가 빨라야 하며, 일반적인 트래픽 데이터에 의해 정체되지 않습니다. 즉, 교환 능력은 전송되는 정보에 비해 무한합니다. (반대로 ATM 스위치의 설계 사상은 전송 능력에 비해 제한된 정보입니다.)
이더넷의 두 번째 계층 스위치는 다중 포트 브리지를 기반으로 하지만 스위칭은 더 많은 대역폭을 얻는 가장 좋은 방법이 될 뿐만 아니라 네트워크를 쉽게 관리할 수 있는 다양한 기능을 갖추고 있습니다.
라우터는 OSI 프로토콜 모델 네트워크 계층의 패킷 스위칭 디바이스 (또는 네트워크 계층 트렁킹 디바이스) 입니다. 라우터의 기본 기능은 데이터 (IP 메시지) 를 올바른 네트워크로 전송하는 것입니다.
데이터그램 라우팅 및 전송을 포함한 1.IP 데이터그램 전달
서브넷 격리는 방송 폭풍을 억제합니다.
3. 라우팅 테이블을 유지 관리하고 다른 라우터와 라우팅 정보를 교환하는 것이 IP 메시지 전달의 기초입니다.
4.4 오류 처리. IP 데이터그램 및 간단한 혼잡 제어;
5. IP 데이터그램 필터링 및 회계를 달성합니다.
라우터 역할은 규모에 따라 다릅니다.
백본 네트워크에서 라우터의 주요 기능은 라우팅입니다. 백본 네트워크의 라우터는 모든 하위 네트워크에 대한 경로를 알아야 합니다. 이를 위해서는 거대한 라우팅 테이블을 유지 관리하고 가능한 한 빨리 접속 상태 변경에 응답해야 합니다. 라우터 장애로 인해 심각한 정보 전송 문제가 발생할 수 있습니다.
LAN 에서 라우터의 주요 기능은 네트워크 연결 및 라우팅, 즉 하급 기층 네트워크 단위인 캠퍼스 네트워크에 연결하고 하급 네트워크 간의 데이터 전달을 담당하는 것입니다.
캠퍼스 네트워크에서 라우터의 주요 역할은 서브넷을 분리하는 것입니다. 인터넷의 초기 기본 단위는 모든 호스트가 동일한 논리적 네트워크에 있는 LAN (근거리 통신망) 이었습니다. 네트워크 규모가 커짐에 따라 LAN 은 고속 백본 및 라우터로 연결된 여러 서브넷으로 구성된 캠퍼스 네트워크로 발전했습니다. 그 중 20 개의 서브넷은 논리적으로 독립적이며 라우터는 그것들을 분리할 수 있는 유일한 장치이다. 서브넷 간 메시지 전달 및 브로드캐스트 격리를 담당하고, 경계의 라우터는 상위 네트워크와의 연결을 담당합니다.
3 layer 2 스위치와 라우터의 차이점.
브리지에서 개발한 기존 스위치는 OSI 의 두 번째 계층, 즉 데이터 링크 계층 장치에 속합니다. MAC 주소 주소 지정, 스테이션 테이블 선택 라우팅, 스테이션 테이블 설정 및 유지 관리에 따라 스위치가 자동으로 수행합니다. 라우터는 OSI 의 세 번째 계층, 즉 네트워크 계층 장치에 속합니다. 라우팅 테이블 라우팅 프로토콜에 의해 생성된 IP 주소 주소 주소 지정을 기반으로 합니다. 스위치의 가장 큰 장점은 속도가 빠르다는 것이다. 스위치는 프레임의 MAC 주소만 인식하면 되고, MAC 주소를 기준으로 전달 포트를 직접 생성 및 선택하면 알고리즘이 간단하고 ASIC 에서 구현하기 쉬우므로 전달 속도가 매우 빠릅니다. 하지만 스위치의 작동 메커니즘도 몇 가지 문제를 야기했습니다.
1. 루프: 스위치 주소 학습 및 스테이션 테이블에 따라 설정된 알고리즘에 따라 스위치 간에 루프가 허용되지 않습니다. 루프가 존재하면 루프를 생성하는 포트를 차단하기 위해 스패닝 트리 알고리즘을 시작해야 합니다. 라우터의 라우팅 프로토콜에는 이 문제가 없습니다. 라우터 간에 여러 경로를 사용하여 로드 균형을 조정하고 신뢰성을 높일 수 있습니다.
2. 로드 세트: 스위치 간에 하나의 경로만 있을 수 있으므로 정보가 하나의 통신 링크에 집중되어 로드 밸런싱을 위해 동적으로 할당될 수 없습니다. 라우터 라우팅 프로토콜 알고리즘은 이러한 상황을 피할 수 있습니다. OSPF 라우팅 프로토콜 알고리즘은 여러 경로를 생성할 수 있을 뿐만 아니라 네트워크 애플리케이션마다 서로 다른 최적 경로를 선택할 수 있습니다.
3. 브로드캐스트 제어: 스위치는 충돌 영역만 축소할 수 있고 브로드캐스트 도메인은 축소할 수 없습니다. 전체 스위칭 네트워크는 브로드캐스트 메시지가 전체 스위칭 네트워크에 분산되어 있는 큰 브로드캐스트 도메인입니다. 라우터는 브로드캐스트 도메인을 격리할 수 있으며 브로드캐스트 메시지는 라우터를 통해 브로드캐스트를 계속할 수 없습니다.
세분화: 스위치는 MAC 주소만 인식합니다. MAC 주소는 물리적 주소이며 평면 주소 구조로 MAC 주소로 서브넷을 나눌 수 없습니다. 라우터는 네트워크 관리자가 할당한 IP 주소를 식별합니다. 계층 구조가 있는 논리적 주소입니다. 네트워크 번호와 호스트 번호로 나누어 서브넷을 나누는 것이 매우 편리하다. 라우터의 주요 기능은 다른 네트워크에 연결하는 것입니다.
5. 보안: 스위치가 소스 MAC 주소, 대상 MAC 주소 등을 기준으로 프레임을 필터링할 수 있지만 라우터는 소스 IP 주소, 대상 IP 주소, TCP 포트 주소 등을 기준으로 패킷을 필터링하므로 더욱 직관적이고 편리합니다.
6. 미디어 의존성: 스위치는 브리지 장치로서 서로 다른 링크 계층과 물리적 계층 간의 변환을 수행할 수 있지만, 이 변환 프로세스는 복잡하여 ASIC 구현에 적합하지 않으므로 스위치의 전달 속도가 느려질 수밖에 없습니다. 따라서 현재 스위치는 물리적 미디어 및 링크 프로토콜이 동일하거나 유사한 네트워크 상호 연결에 주로 사용되며 물리적 미디어 및 링크 계층 프로토콜 차이가 큰 네트워크 상호 연결에는 사용되지 않습니다. 라우터는 주로 서로 다른 네트워크 간의 상호 연결에 사용되므로 서로 다른 물리적 미디어, 링크 계층 프로토콜 및 네트워크 계층 프로토콜 네트워크에 연결할 수 있습니다. 라우터는 기능적으로는 장점이 있지만 가격이 비싸고 패킷 전달 속도가 낮습니다.
최근 몇 년 동안 스위치는 성능 향상을 위해 많은 개선을 이루었는데, 그중 가장 두드러진 것은 가상 네트워크와 3 계층 교환이다.
서브넷을 나누면 브로드캐스트 도메인을 줄이고 브로드캐스트 폭풍이 네트워크에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다. 라우터의 각 인터페이스가 서브넷에 연결되어 브로드캐스트 메시지를 라우터를 통해 브로드캐스트할 수 없습니다. 라우터서로 다른 인터페이스에 연결된 서브넷은 서로 다른 서브넷에 속하며 서브넷 범위는 라우터로 물리적으로 구분됩니다. 스위치의 경우 각 포트마다 네트워크 세그먼트가 하나씩 있습니다. 서브넷은 여러 네트워크 세그먼트로 구성되기 때문에 스위치 포트를 결합하여 서브넷을 논리적으로 나눌 수 있습니다. 브로드캐스트 메시지는 서브넷 내에서만 브로드캐스트할 수 있으며 다른 서브넷으로는 전파할 수 없습니다. 논리적 서브넷을 합리적으로 분할하여 방송을 제어하는 목적을 달성할 수 있다. 논리적 서브넷은 스위치 포트의 임의의 조합으로 구성되며 물리적 연결이 없으므로 가상 서브넷 또는 가상 네트워크라고 합니다. 가상 네트워크 기술은 브로드캐스트 메시지의 격리 문제를 해결합니다. 라우터가 필요하지 않습니다. 한 가상 네트워크의 네트워크 세그먼트는 물리적 위치와 무관합니다. 즉, 인접한 네트워크 세그먼트는 서로 다른 가상 네트워크에 속할 수 있고, 멀리 떨어진 두 네트워크 세그먼트는 서로 다른 가상 네트워크에 속할 수 있으며, 멀리 떨어진 두 네트워크 세그먼트는 동일한 가상 네트워크에 속할 수 있습니다. 서로 다른 가상 네트워크의 터미널은 서로 통신할 수 없으므로 네트워크의 데이터에 대한 액세스 제어가 향상됩니다.
스위치와 라우터는 성능과 기능면에서 모순된다. 스위치 전환은 빠르지만 제어 기능은 약하다. 라우터 제어 성능은 강하지만 메시지 전달 속도가 느립니다. 이러한 모순을 해결하는 최신 기술은 스위치의 회선 속도 포워딩 기능뿐만 아니라 라우터의 우수한 제어 기능을 갖춘 3 계층 스위칭입니다.
4 layer 3 스위치와 라우터의 차이점
레이어 3 스위칭 기술이 등장하기 전에 라우팅 장치와 라우터를 구분할 필요가 거의 없습니다. 모두 동일합니다. 라우팅 기능을 제공하는 것은 라우터의 작업입니다. 그러나 이제 레이어 3 스위치는 기존 라우터의 대부분의 기능을 완벽하게 수행할 수 있습니다. 네트워크 상호 연결 장치인 레이어 3 스위치는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
1. 레이어 3 주소 전달 서비스 흐름을 기반으로 합니다.
완벽한 스위칭 기능;
메시지 필터링 또는 인증과 같은 특수 서비스를 완료 할 수 있습니다.
4. 경로지정 프로세스를 실행하거나 실행하지 않습니다.
Layer 3 스위치는 기존 라우터에 비해 다음과 같은 이점을 제공합니다.
1. 서브넷 간 전송 대역폭은 임의로 할당할 수 있습니다. 기존 라우터의 각 인터페이스는 서브넷에 연결되고 서브넷은 라우터를 통한 전송 속도는 인터페이스 대역폭에 의해 제한됩니다. 레이어 3 스위치는 다릅니다. 여러 포트를 하나의 가상 네트워크로 정의하고 여러 포트로 구성된 가상 네트워크를 가상 네트워크의 인터페이스로 사용할 수 있습니다. 가상 네트워크의 정보는 가상 네트워크를 구성하는 포트를 통해 레이어 3 스위치로 전송할 수 있습니다. 포트 수를 자유롭게 지정할 수 있기 때문에 서브넷 간 전송 대역폭에는 제한이 없습니다.
2. 정보 자원을 합리적으로 할당: 서브넷 내 자원 액세스 속도와 글로벌 네트워크 내 자원 액세스 속도 간에 차이가 없기 때문에 서브넷 내 서버를 개별적으로 설정하는 것은 의미가 없습니다. 글로벌 네트워크에 서버 그룹을 구축하면 비용을 절감할 뿐만 아니라 정보 자원을 합리적으로 할당할 수 있습니다.
3. 비용 절감: 일반적인 네트워크 설계는 스위치를 사용하여 서브넷을 구성하고 라우터를 사용하여 서브넷을 상호 연결합니다. 현재 네트워크 설계를 위해 3 계층 스위치를 사용하고 있으며, 모든 가상 서브넷을 나눌 수 있을 뿐만 아니라 스위치의 3 계층 라우팅 기능을 통해 서브넷 간 통신을 완료할 수 있어 값비싼 라우터를 절약할 수 있습니다.
4. 스위치 간 유연한 접속: 스위치로서 이들 사이에는 루프가 없고 라우터로서 여러 경로를 통해 신뢰성을 높이고 로드 밸런싱을 수행할 수 있습니다. 레이어 3 스위치는 스패닝 트리 알고리즘을 사용하여 루프를 일으키는 포트를 차단하지만 라우팅할 때 차단된 경로를 선택적 경로로 사용합니다.
5 결론
요약하면 스위치는 일반적으로 LAN-WAN 연결에 사용됩니다. 스위치는 브리지에 속하며 데이터 링크 계층 장치입니다. 일부 스위치는 레이어 3 스위칭도 가능합니다. 라우터는 WAN 간 접속에 사용되며 이기종 네트워크 간에 패킷을 전달하는 문제를 해결하고 네트워크 계층에서 작동합니다. 한 회선에서 들어오는 패킷만 받아들이고 다른 회선으로 전달합니다. 이 두 선로는 서로 다른 네트워크에 속할 수 있으며, 서로 다른 프로토콜을 채택할 수 있다. 비교하면, 라우터는 스위치보다 기능이 더 강하지만, 속도는 비교적 느리고 가격도 비교적 비싸다. 레이어 3 스위치는 스위치의 회선 속도 포워딩 기능과 라우터의 양호한 제어 기능을 모두 갖추고 있어 방송에 사용할 수 있습니다.