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Chapter 02 물리 계층과 데이터 링크 계층
02 물리계층과 데이터 링크 계층
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- 10강
- 강의의 목적과 배경⎣ 이번 강의는 네트워크 인프라 지식이 왜 중요한지 설명 ⎣ 특히 2장과 3장에서 다룰 내용의 필요성 강조 ⎣ 네트워크 참조 모델을 체계적으로 학습할 예정
- 네트워크 지식과 직무의 변화⎣ 예전에는 ⎣ "이건 개발자가 알아야 할 내용이고, 저건 인프라 담당자가 알아야 할 내용이다"라는 식의 구분이 있었음 ⎣ 이런 구분이 실무에서도 어느 정도 통했음 ⎣ 하지만 지금은 ⎣ 코드로 인프라를 다루는 시대가 되면서 경계가 희미해짐 ⎣ 개발자도 인프라 지식이 필수가 됨
- 앞으로 배울 내용⎣ 네트워크의 기본 구성 요소들 ⎣ 네트워크 인터페이스부터 IP 주소까지 ⎣ 서브넷 마스크와 라우팅의 개념 ⎣ 공인/사설 IP의 이해 ⎣ 이런 지식들이 실제 개발 현장에서 매우 자주 활용됨
- 왜 이 내용을 꼭 알아야 하나?⎣ 개발자의 업무 영역이 확장되고 있음 ⎣ 앞으로는 인프라 지식이 더욱 중요해질 전망 ⎣ 2장과 3장의 내용은 이러한 변화에 대비하는 필수 지식
02 -1 이더넷
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02 물리계층과 데이터 링크 계층
02 -1
- 2 챕터 1장
- 이더넷 개요 (00:00 - 01:04)
- 이더넷은 현대 유선 LAN 환경에서 가장 널리 사용되는 기술이다.
- 물리 계층에서는 통신 매체의 규격을, 데이터 링크 계층에서는 프레임 형식을 정의한다.
- 이더넷의 역할과 규격 (01:04 - 02:08)
- 물리 계층에서 케이블과 같은 연결 매체는 이더넷 규격을 따른다.
- 데이터 링크 계층에서 주고받는 메시지 형식은 이더넷 프레임을 따른다.
- 이더넷 기술 학습의 두 가지 축 (02:08 - 03:13)
- 물리 계층 관련 이더넷 기술: 통신 매체(케이블 등) 설명.
- 데이터 링크 계층 관련 이더넷 기술: 이더넷 프레임 형식 설명.
- 이더넷 표준과 IEEE 802.3 (03:13 - 05:08)
- 이더넷 기술은 국제 표준으로 IEEE 802.3을 따른다.
- IEEE 802.3은 이더넷 관련 다양한 표준들의 모음이다.
- 이 표준은 지속적으로 발전하며 새로운 규격이 추가된다.
- 이더넷 표준의 명명 규칙 (06:14 - 07:08)
- IEEE 802.3 뒤에 **알파벳(예: 802.3u, 802.3ab 등)**을 붙여 각 표준을 구별한다.
- 네트워크 장비와 통신 매체는 각기 다른 이더넷 표준을 따른다.
- 이더넷 표준과 전송 속도 (07:08 - 08:10)
- 모든 이더넷 표준을 암기할 필요는 없으며, 지원되는 장비·매체·속도가 달라진다는 점만 이해하면 된다.
- 이더넷 표준에 따라 전송 속도 및 지원되는 네트워크 장비가 다르다.
- 이더넷 케이블 표기 방식 (09:04 - 끝)
- 특정 이더넷 케이블을 지칭할 때 IEEE 802.3 표준명을 직접 사용하지 않는다.
- 일반적으로 “전송 속도 + Base + 추가 특성” 형식으로 표기한다.
- 예: 10Base-T, 1000Base-LX.
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12강
이더넷 프레임 개요 (네트워크 기초 강의 12강 요약)
1. 이더넷 프레임 개념
- 데이터 링크 계층에서 주고받는 메시지 단위를 **프레임(Frame)**이라고 함
- 이더넷 네트워크에서 사용되는 프레임을 **이더넷 프레임(Ethernet Frame)**이라 부름
- 프레임은 캡슐화(encapsulation) & 역캡슐화(decapsulation) 과정을 거침
- 송신 시: 헤더(Header) & 트레일러(Trailer)가 데이터에 추가됨
- 수신 시: 헤더 & 트레일러 제거 후 상위 계층으로 전달
2. 이더넷 프레임 구성 요소
- 헤더(Header)
- 프리앰블(Preamble): 이더넷 프레임이 시작됨을 알리는 8바이트(7바이트 + 1바이트) 비트열
- 수신지 MAC 주소(Destination MAC Address): 목적지의 MAC 주소 (6바이트)
- 송신지 MAC 주소(Source MAC Address): 출발지의 MAC 주소 (6바이트)
- 타입/길이(Type/Length) 필드: 프레임 길이나 상위 계층 프로토콜의 타입을 나타내는 값 (2바이트)
- 데이터 필드(Data/Payload)
- 상위 계층에서 전달받은 데이터가 들어가는 부분
- 최대 크기: 1500바이트
- 최소 크기: 46바이트 (부족할 경우 패딩(Padding) 추가)
- 트레일러(Trailer)
- FCS(Frame Check Sequence): 오류 검출을 위한 CRC 값 포함
3. MAC 주소(MAC Address)
- 물리적 주소(Physical Address): 네트워크 인터페이스(NIC)에 부여되는 고유한 주소 (6바이트, 48비트)
- 일반적으로 고유하지만 변경 가능하며, 가상 머신(VM) 등의 환경에서는 MAC 주소를 임의로 설정할 수 있음
- 구성:
- 앞 24비트: 제조사 ID
- 뒤 24비트: 기기별 고유 식별자
4. 타입/길이(Type/Length) 필드
- 1536(0x0600) 이상: 상위 계층의 프로토콜 타입 지정 (예: IPv4, ARP)
- 1536 미만: 프레임의 데이터 크기(bytes) 지정
5. 오류 검출 (FCS & CRC)
- FCS(Frame Check Sequence): 오류 검출을 위해 CRC(Cyclic Redundancy Check) 값을 포함
- 송신 시 CRC 계산 → 수신 시 CRC 재계산하여 값 비교 후 오류 확인
6. 추가 네트워크 기술 - 토큰 링(Token Ring)
- 이더넷 외에 사용되는 네트워크 기술 중 하나
- 토큰(Token)을 소유한 호스트만 데이터 전송 가능
- 모든 노드가 링 형태로 연결되며, 토큰을 순차적으로 전달하여 송수신을 제어
- 현재는 이더넷이 주류이므로 상대적으로 사용 빈도가 낮음
7. 이더넷 프레임의 핵심 정리
- 이더넷은 오늘날 가장 널리 사용되는 랜(LAN) 기술
- 프레임은 **헤더(Header), 데이터(Data), 트레일러(Trailer)**로 구성됨
- MAC 주소는 네트워크 인터페이스에 할당되는 고유 주소이며, 대부분 변경 불가능하지만 예외도 존재
- FCS 필드를 활용하여 프레임 전송 중 오류를 검출할 수 있음
- *이더넷 이외의 기술(예: 토큰 링)**도 존재하지만, 현재는 거의 사용되지 않음
✅ 핵심 키워드: 이더넷 프레임, MAC 주소, FCS, CRC, 캡슐화, 타입/길이 필드, 토큰 링
02-2 NIC와 케이블
▼ 13강
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02 물리 계층과 데이터링크 계층
02-2 NIC와 케이블
NIC와 케이블
1. NIC(Network Interface Controller) 개요
- NIC (네트워크 인터페이스 컨트롤러)란?
- *호스트(컴퓨터)**와 **통신 매체(케이블, 무선 신호 등)**를 연결하는 인터페이스 역할
- 네트워크에 연결되는 모든 정보는 NIC를 통해 송수신됨
- NIC를 통해 디지털 신호 ↔ 유무선 통신 신호 변환 가능
- MAC 주소가 부여되어 있어 프레임 송수신 시 MAC 주소 확인 가능
- 내 MAC 주소가 아닌 경우 해당 프레임 폐기
- 내 MAC 주소와 일치하면 프레임을 수신 후 역캡슐화 수행
- NIC의 다양한 형태
- 초창기: 카드 형태 (네트워크 카드, 랜 카드, 이더넷 카드)
- 현재: 마더보드 내장형, USB 연결형 등 다양한 형태 존재
- NIC 성능 차이
- 지원 속도에 따라 네트워크 송수신 속도에 영향을 줌
- 고성능 NIC는 대량의 네트워크 트래픽을 처리하는 서버에서 필요
- Windows에서 네트워크 설정 → 네트워크 어댑터 탭에서 속도 확인 가능
2. 유선 케이블의 종류
- 네트워크에서 대표적으로 사용되는 유선 케이블 2가지
- 트위스티드 페어(Twisted Pair) 케이블
- 광섬유(Fiber Optic) 케이블
3. 트위스티드 페어(Twisted Pair) 케이블
- 특징
- 구리선 기반의 유선 네트워크 케이블
- RJ45 커넥터를 사용하며 흔히 ‘랜 케이블’로 불림
- 전기 신호를 통해 데이터 송수신 수행
- 내부적으로 **쌍을 이룬 구리선(트위스트된 형태)**이 들어있음
- 노이즈 방지를 위한 차폐(Shielding)
- 구리선은 외부 신호(노이즈)에 민감하여 차폐(Shielding) 필요
- 차폐 방식에 따라 케이블 종류가 나뉨
- UTP(Unshielded Twisted Pair): 차폐 없음
- STP(Shielded Twisted Pair): 꼬아진 철사 실드 사용
- FTP(Foiled Twisted Pair): 호일 실드 사용
- SFTP(Shielded Foiled Twisted Pair): 복합 실드 적용 (철사 + 호일)
- 트위스티드 페어 케이블의 카테고리
- 성능에 따라 카테고리로 분류됨
- 카테고리가 높을수록 최신 이더넷 규격 지원 & 대역폭 증가
- 일반적으로 사용되는 카테고리:
- Cat5e: 1Gbps 지원
- Cat6: 10Gbps 지원
- Cat7: 40Gbps 지원
- Cat8: 25~40Gbps 지원
- 내가 사용하는 케이블 종류 확인 방법
- 케이블 본체에 차폐 방식(UTP, STP 등)과 카테고리(Cat5e, Cat6 등)가 인쇄됨
- 직접 잘라볼 필요 없이 표기된 정보 확인 가능
4. 광섬유(Fiber Optic) 케이블
- 특징
- 빛을 이용하여 데이터를 전송하는 케이블
- 전기 신호 대신 빛을 사용하므로 속도가 빠르고, 신호 손실이 적음
- 장거리 전송이 가능하여 대륙 간 해저 케이블, 초고속 네트워크 등에 사용됨
- 노이즈 영향을 거의 받지 않음
- 구성 요소
- 커넥터: 광섬유 케이블도 트위스티드 페어처럼 커넥터 사용
- RJ45처럼 표준 커넥터가 없고, LC, SC, FC, ST 등 다양한 커넥터 존재
- 본체 내부 구조
- 코어(Core): 빛이 실제로 이동하는 부분
- 클래딩(Cladding): 코어를 감싸 빛이 새어나가지 않도록 함
- 커넥터: 광섬유 케이블도 트위스티드 페어처럼 커넥터 사용
- 광섬유 케이블 종류
- 싱글모드(SMF, Single Mode Fiber)
- 코어 지름: 8~10μm (아주 가늘다)
- 빛이 직진하여 이동 → 장거리 전송에 적합
- 신호 손실이 적고, 속도가 빠름
- 노란색, 파란색 케이블로 구분됨
- 멀티모드(MMF, Multi Mode Fiber)
- 코어 지름: 50~62.5μm (싱글모드보다 넓음)
- 빛이 여러 경로(모드)로 이동 → 단거리 전송에 적합
- 신호 손실이 상대적으로 큼
- 오렌지색, 아쿠아색 케이블로 구분됨
- 싱글모드(SMF, Single Mode Fiber)
- 싱글모드 vs. 멀티모드 비교구분 싱글모드(SMF) 멀티모드(MMF)
코어 지름 8~10μm 50~62.5μm 전송 거리 장거리(수 km 이상) 단거리(수백 m 내외) 신호 손실 적음 많음 사용 빛 파장 장파장 사용 (일직선 이동) 단파장 사용 (여러 경로 이동) 케이블 색상 노란색, 파란색 오렌지색, 아쿠아색 - 내가 사용하는 광섬유 케이블 종류 확인 방법
- 트위스티드 페어 케이블처럼 본체 색상을 보면 쉽게 구별 가능
- 노란색/파란색 → 싱글모드, 오렌지색/아쿠아색 → 멀티모드
📌 핵심 정리
- NIC(Network Interface Controller)
- 호스트와 네트워크를 연결하는 하드웨어
- MAC 주소 확인 가능 → 프레임 필터링 역할 수행
- NIC 속도가 네트워크 성능에 영향을 줌 (고속 NIC 필요 시 추가 장착 가능)
- 트위스티드 페어(Twisted Pair) 케이블
- 구리선을 이용한 케이블
- 노이즈 방지를 위해 차폐(Shielding) 사용 → UTP, STP, FTP, SFTP 등
- 카테고리에 따라 성능(속도, 대역폭) 차이 발생 (Cat5e, Cat6, Cat7 등)
- 광섬유(Fiber Optic) 케이블
- 빛을 이용한 초고속 데이터 전송 케이블
- 신호 손실이 적고 장거리 전송 가능
- 싱글모드(SMF) vs. 멀티모드(MMF) 차이
- 싱글모드: 장거리(노란색/파란색)
- 멀티모드: 단거리(오렌지색/아쿠아색)
✅ NIC와 케이블 이해 = 네트워크 기본 완성!
02-3 허브
▼ 14강
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허브
1. 네트워크 장비의 계층별 특징
- 물리 계층(Physical Layer) vs. 데이터 링크 계층(Data Link Layer)
- 물리 계층 장비 (예: 허브, 리피터)
- 주소 개념이 없음 → 수신한 데이터를 그대로 모든 포트로 전송
- 데이터 조작이나 판단 불가 → 단순한 신호 중계 역할 수행
- 데이터 링크 계층 장비 (예: 스위치)
- 주소 개념 존재 (MAC 주소) → 수신 MAC 주소를 확인하여 특정 대상에게만 데이터 전송
- 데이터 조작 및 판단 가능 → 불필요한 트래픽 감소, 충돌 방지 기능 수행
- 물리 계층 장비 (예: 허브, 리피터)
2. 허브(Hub) 개요
- 허브란?
- 네트워크 장비 중 하나로, 여러 개의 호스트(컴퓨터)를 하나의 네트워크에 연결하는 역할 수행
- 초기 유선 네트워크에서 많이 사용되었지만, 현재는 스위치로 대체됨
- 주요 특징
- 모든 포트에 동일한 데이터 전송 (주소 개념이 없기 때문)
- 반이중(Half-Duplex) 방식 통신 (한 번에 한 방향만 데이터 송수신 가능)
- 충돌 발생 가능성 높음 → CSMA/CD 방식으로 충돌 완화
3. 허브의 전송 특징
① 모든 포트로 데이터 전송
- 허브는 데이터를 수신하면 모든 포트에 동일한 데이터를 전송함
- 이유: MAC 주소 등 주소 개념이 없기 때문
- 문제점: 불필요한 트래픽 증가
- 예를 들어, 특정 호스트(A)에서 다른 호스트(B)로 데이터를 전송할 때, C, D, E 등 모든 호스트가 데이터를 수신함
- 각 호스트는 자신과 관련 없는 데이터이면 폐기하지만, 네트워크 트래픽이 불필요하게 증가
② 반이중(Half-Duplex) 방식 통신
- 반이중(Half-Duplex) 통신이란?
- 한 번에 한 방향으로만 데이터 전송 가능 (예: 무전기)
- 반대 개념인 전이중(Full-Duplex) 통신은 동시에 송수신 가능 (예: 전화 통화)
- 허브는 반이중 방식을 사용하기 때문에, 한 호스트가 전송 중일 때 다른 호스트는 대기해야 함
③ 충돌(Collision) 발생 가능성 높음
- 허브의 반이중 방식에서는 두 개 이상의 호스트가 동시에 데이터를 전송하려 하면 충돌 발생
- 충돌이 많아질수록 네트워크 속도가 저하됨
4. 충돌 문제와 CSMA/CD 프로토콜
- 충돌이 발생하는 이유
- 허브는 모든 포트에 데이터를 보내기 때문에, 두 개 이상의 호스트가 동시에 데이터를 전송하면 데이터가 겹쳐 손상됨
- 충돌이 발생할 수 있는 영역을 **콜리전 도메인(Collision Domain)**이라고 하며, 허브를 사용하는 네트워크에서는 모든 호스트가 같은 콜리전 도메인에 속함
- 허브에 연결된 호스트 수가 많아질수록 충돌 가능성이 증가
- 충돌 완화 방법: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
- 반이중 방식 네트워크에서 충돌을 줄이기 위한 프로토콜
- 동작 방식:
- CS (Carrier Sense, 캐리어 감지): 네트워크가 사용 중인지 확인
- MA (Multiple Access, 다중 접근): 여러 호스트가 네트워크에 접근 가능
- CD (Collision Detection, 충돌 검출): 충돌 발생 시 감지 후 전송 중단
- 재전송: 랜덤한 시간 후 다시 데이터 전송 시도
- CSMA/CD 방식 덕분에 허브 환경에서도 충돌을 완화할 수 있지만, 근본적인 해결책은 아님
5. 허브와 스위치의 차이점
비교 항목 허브(Hub) 스위치(Switch)| 계층 | 물리 계층(1계층) | 데이터 링크 계층(2계층) |
| 주소 개념 | 없음 | MAC 주소 사용 |
| 데이터 전송 방식 | 모든 포트에 동일한 데이터 전송 | 목적지 MAC 주소를 확인 후 해당 포트에만 전송 |
| 통신 방식 | 반이중(Half-Duplex) | 전이중(Full-Duplex) 지원 |
| 충돌 가능성 | 높음 (콜리전 도메인 큼) | 낮음 (각 포트가 개별 콜리전 도메인) |
| 성능 | 낮음 (불필요한 트래픽 많음) | 높음 (효율적인 데이터 전송) |
| 현재 사용 여부 | 거의 사용되지 않음 | 현재 대부분의 네트워크에서 사용 |
- 결론: 허브는 현재 사용되지 않고 스위치로 대체됨 (스위치가 충돌 문제 해결 및 전송 효율 증가)
6. 리피터(Repeater)
- 허브와 함께 물리 계층(1계층)에서 사용되는 장비
- 역할: 약해진 신호를 증폭하여 다시 전송
- 특징:
- 주소 개념 없음 → 데이터 조작 불가능
- 신호의 거리 제한을 극복하는 용도로 사용됨
- 단순 신호 중계 기능만 수행
7. 허브의 단점과 해결 방법
허브의 주요 단점
- 모든 포트에 데이터를 전송 → 불필요한 트래픽 증가
- 반이중 통신 → 동시에 송수신 불가
- 콜리전 도메인 확대 → 충돌 발생 가능성 증가
해결 방법
- 스위치(Switch) 사용
- 콜리전 도메인을 포트 단위로 분리 → 충돌 방지
- 전이중(Full-Duplex) 지원 → 동시에 송수신 가능
- MAC 주소 기반의 데이터 전송 → 네트워크 효율성 증가
- CSMA/CD 프로토콜 사용
- 허브 환경에서 충돌을 완화하는 역할
- 하지만 근본적인 해결책은 아님 (스위치로 대체 필요)
📌 핵심 정리
- 네트워크 장비의 계층 구분
- 물리 계층: 허브, 리피터 → 주소 개념 없음 (데이터 조작 불가)
- 데이터 링크 계층: 스위치 → MAC 주소 기반 데이터 전송 (효율적 네트워크 운영 가능)
- 허브(Hub) 특징
- 모든 포트에 동일한 데이터 전송
- 반이중(Half-Duplex) 방식 통신
- 충돌 발생 가능성 높음 → CSMA/CD 방식으로 완화 가능
- 허브 vs. 스위치
- 허브: 충돌 발생 가능성이 높고 현재 거의 사용되지 않음
- 스위치: MAC 주소를 기반으로 목적지에만 데이터 전송 → 충돌 문제 해결 및 효율성 증가
- 충돌 문제 해결 방법
- 스위치 사용 → 근본적인 충돌 해결
- CSMA/CD 프로토콜 적용 → 허브 사용 시 충돌 완화 가능
✅ 결론: 허브는 현재 거의 사용되지 않으며, 대부분 스위치로 대체됨!
➡️ 다음 강의에서는 스위치(Switch)에 대해 학습!
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스위치
1. 스위치(Switch) 개요
- 데이터 링크 계층(2계층)의 대표적인 네트워크 장비
- 허브와 달리 MAC 주소를 인식하고 학습하여 데이터 전송을 최적화함
- 데이터 센터, 기업 네트워크 등에서 현재 가장 널리 사용되는 네트워크 장비
- 주요 특징
- MAC 주소 기반 전송 → 특정 포트로만 데이터 전달 (허브와 차별점)
- 전이중(Full-Duplex) 통신 지원 → 충돌 없음
- 콜리전 도메인을 줄여 네트워크 성능 향상
- 가상 네트워크(VLAN) 기능 제공 → 네트워크 논리적 분할 가능
2. 허브 vs. 스위치 비교
비교 항목 허브(Hub) 스위치(Switch)| 계층 | 물리 계층(1계층) | 데이터 링크 계층(2계층) |
| 주소 개념 | 없음 | MAC 주소 기반 데이터 전송 |
| 데이터 전송 방식 | 모든 포트로 동일한 데이터 전송 | 목적지 MAC 주소가 있는 포트로만 전송 |
| 통신 방식 | 반이중(Half-Duplex) | 전이중(Full-Duplex) 지원 |
| 충돌 가능성 | 높음 | 거의 없음 |
| 콜리전 도메인 | 모든 호스트가 같은 콜리전 도메인 | 포트마다 개별 콜리전 도메인 |
| 현재 사용 여부 | 거의 사용되지 않음 | 현재 대부분의 네트워크에서 사용 |
✅ 결론: 허브는 단순 신호 중계 장비이지만, 스위치는 MAC 주소를 학습하여 목적지에만 데이터를 전달 → 충돌 없음 & 네트워크 효율성 증가
3. 스위치의 주요 기능
① MAC 주소 학습 기능
- 목적지 MAC 주소를 기반으로 최적의 데이터 전송 경로 결정
- 스위치는 **MAC 주소 테이블(MAC Address Table)**을 사용하여 포트와 MAC 주소를 매핑하여 저장
MAC 주소 학습 과정
- 호스트 A가 호스트 C에게 프레임을 전송
- 스위치는 프레임의 송신지 MAC 주소를 보고, A가 1번 포트에 연결되어 있음을 학습
- 하지만 C의 MAC 주소가 어디에 있는지 모르기 때문에, 모든 포트로 전송 (플러딩)
- C가 응답 프레임을 보낼 때, 스위치는 C의 MAC 주소가 3번 포트에 연결됨을 학습
- 이후 A와 C가 통신할 때는 정확한 포트로만 데이터 전송 (포워딩 & 필터링)
- 일정 시간이 지나면 학습된 MAC 주소는 자동 삭제됨 (에이징)
✅ MAC 주소 학습을 통해 불필요한 트래픽을 줄이고, 네트워크 성능을 향상시킴
4. 스위치의 데이터 전송 방식
데이터 전송 방식 설명| 플러딩(Flooding) | 목적지 MAC 주소를 모를 때, 모든 포트로 데이터 전송 (허브와 동일) |
| 포워딩(Forwarding) | MAC 주소 테이블을 활용하여 정확한 포트로 데이터 전달 |
| 필터링(Filtering) | 불필요한 포트로 데이터 전송 차단 |
| 에이징(Aging) | 일정 시간 동안 사용되지 않은 MAC 주소를 자동 삭제 |
✅ MAC 주소 테이블을 활용하여 처음에는 플러딩을 수행하지만, 이후에는 포워딩을 통해 효율적으로 데이터 전달
5. VLAN (Virtual LAN, 가상 랜)
- 스위치는 가상의 네트워크(VLAN)를 생성할 수 있음
- VLAN을 활용하면 물리적 위치와 관계없이 논리적으로 네트워크를 분리 가능
- 브로드캐스트 도메인(Broadcast Domain) 분리 가능 → 불필요한 트래픽 감소 및 보안성 향상
VLAN 활용 예시
- 하나의 스위치에 개발팀과 총무팀을 연결
- VLAN 미사용 시: 모든 브로드캐스트 트래픽 공유 (불필요한 트래픽 발생)
- VLAN 사용 시: 개발팀과 총무팀을 논리적으로 분리하여 각 팀 간 트래픽만 공유
✅ VLAN을 활용하면 한 대의 스위치로도 여러 개의 독립적인 네트워크를 운영 가능
6. VLAN의 종류
VLAN 방식 설명| 포트 기반 VLAN | 특정 포트에 VLAN 할당 (포트 위치 기준) |
| MAC 주소 기반 VLAN | MAC 주소를 기준으로 VLAN 할당 (위치 변화에 무관) |
| 프로토콜 기반 VLAN | 특정 네트워크 프로토콜(IPX, IPv4 등)에 따라 VLAN 설정 |
✅ 일반적으로 포트 기반 VLAN이 가장 많이 사용됨
📌 핵심 정리
- 스위치(Switch)는 2계층(데이터 링크 계층)에서 동작하는 네트워크 장비
- MAC 주소를 기반으로 데이터를 전달하여 허브의 단점을 해결
- 전이중(Full-Duplex) 지원 & 콜리전 도메인 감소 → 네트워크 효율 증가
- MAC 주소 학습 기능을 통해 최적의 데이터 전송 경로를 자동 설정
- 플러딩(Flooding) → 포워딩(Forwarding) → 필터링(Filtering) → 에이징(Aging)
- VLAN을 활용하면 논리적으로 네트워크를 분리하여 보안성과 성능 향상
- 포트 기반 VLAN, MAC 기반 VLAN, 프로토콜 기반 VLAN 등 다양한 방식 존재
✅ 결론: 허브는 사라지고, 스위치는 현대 네트워크에서 필수적인 장비!
▼ 16강
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네트워크 장비 직접 관찰하기
1. 강의 개요
- 이전 강의에서 배운 트위스티드 페어 케이블, 허브, 스위치를 실제로 관찰하는 실습 진행
- 네트워크 장비의 실제 동작 방식 비교:
- 허브: 모든 포트로 데이터 전송
- 스위치: 목적지 MAC 주소가 있는 포트로만 데이터 전송
- 실습을 통해 이론적으로 배운 내용을 실제 네트워크 환경에서 확인
2. 트위스티드 페어 케이블 관찰
트위스티드 페어 케이블(Twisted Pair Cable) 종류 확인
- 케이블 본체에 UTP, STP, S/FTP 등의 표기 확인 가능
- UTP (Unshielded Twisted Pair): 차폐(실드) 없음
- STP (Shielded Twisted Pair): 차폐(실드) 존재 → 외부 간섭 방지
- S/FTP (Screened Foiled Twisted Pair): 이중 차폐 (외부 실드 + 내부 실드)
케이블 내부 구조 확인
- 실제로 케이블을 절단하여 내부 관찰:
- UTP 케이블: 단순 꼬여 있는 구리선 쌍 확인
- STP/SFTP 케이블: 구리선이 철사(브레이드 실드) 및 호일(포일 실드)로 감싸져 있음
- 실드가 있는 케이블은 전기적 노이즈를 줄여 신호 품질 향상
3. 허브(Hub) 실습
허브 구성
- 허브에 공유기, 윈도우 노트북, 맥북 연결
- 공유기는 인터넷과 연결되어 있으며, 두 컴퓨터는 허브를 통해 인터넷에 연결
허브의 동작 방식 확인
- 윈도우 노트북에서 Wireshark(패킷 캡처 프로그램) 실행
- 네트워크 상의 모든 패킷을 실시간으로 확인 가능
- 맥북에서 공유기로 패킷 전송
- 맥북이 공유기(192.168.0.1)로 패킷을 보냄
- 하지만 윈도우 노트북에서도 해당 패킷을 캡처 가능
- 이유: 허브는 목적지를 구분하지 않고, 모든 포트에 동일한 데이터 전송
- 불필요한 트래픽 증가 → 보안 취약성 존재
4. 스위치(Switch) 실습
허브 대신 스위치 사용
- 기존 허브를 스위치로 교체 후 동일한 환경에서 실험 진행
- 맥북에서 공유기로 패킷 전송
- 스위치는 목적지 MAC 주소를 확인 후, 해당 포트로만 패킷 전달
- 윈도우 노트북에서는 더 이상 패킷 캡처 불가
- 결과: 스위치는 허브와 달리 목적지 MAC 주소가 있는 포트로만 데이터 전송 → 불필요한 트래픽 차단 & 보안성 향상
5. 허브 vs. 스위치 실습 결과 비교
비교 항목 허브(Hub) 스위치(Switch)| 데이터 전송 방식 | 모든 포트에 동일한 데이터 전송 | 목적지 포트로만 데이터 전송 |
| 트래픽 관리 | 불필요한 트래픽 많음 | 불필요한 트래픽 없음 |
| 보안성 | 낮음 (패킷 도청 가능) | 높음 (패킷이 지정된 포트로만 이동) |
| 충돌 가능성 | 높음 | 낮음 |
| 현재 사용 여부 | 거의 사용되지 않음 | 대부분의 네트워크에서 사용 |
✅ 결론: 허브는 보안성과 성능 문제로 사용되지 않으며, 스위치가 필수적인 네트워크 장비
📌 핵심 정리
- 트위스티드 페어 케이블의 내부 구조와 실드(차폐) 역할 확인
- UTP(비차폐), STP(차폐), S/FTP(이중 차폐) 등 다양한 종류 존재
- 허브(Hub) 실습 결과
- 모든 포트로 데이터 전송 → 윈도우 노트북에서 맥북 패킷 감지 가능
- 불필요한 트래픽 증가 & 보안 문제 발생
- 스위치(Switch) 실습 결과
- 목적지 MAC 주소가 있는 포트로만 데이터 전송 → 불필요한 트래픽 제거
- 윈도우 노트북에서 맥북 패킷 감지 불가 → 보안성 향상
✅ 결론: 스위치는 현대 네트워크에서 필수적인 장비이며, 허브는 현재 거의 사용되지 않음
[한빛미디어] 혼자 공부하는 네트워크
컴퓨터 네트워크는 백엔드, 프런트엔드, 앱 개발 등 현재 국내 대다수 개발 분야와 직·간접적으로 연관되어 있습니다. 너무 쉽거나 어렵지 않도록 다수의 네트워크 전공 서적들을 면밀히 분석
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