스위치와 브리지

 이번 시간에는 스위치에 관하여 배워보도록 하겠습니다.
 하지만 저번에 말씀드린 것과 같이 브리지 역시 같은 역할을 하는 같은 계층의 장비이기 때문에 설명은 스위치이나 브리지 역시 마찬가지다라고 생각해주시면 될 것 같습니다.

 저번 시간에는 스위치가 포트별로 콜리전 도메인을 나눠주는 역할을 함으로써 허브의 문제점을 해결해준다고 했는데 이번 시간에는 스위치의 기능을 배우면서 어떻게 콜리전 도메인을 나눌 수 있는지 알아보겠습니다.
 먼저 스위치에 기능을 볼텐데 스위치는 다섯 가지의 일을 합니다.
 1. Learning
 2. Flooding
 3. Forwarding 
 4. Filtering
 5. Aging
 이렇게 다섯가지가 있는데 하나씩 살펴보도록 하겠습니다.

 먼저 Learning은 이름만 봐서는 뭔가 배운다라는 것 같습니다. 러닝은 MAC Address를 배우는 것을 말합니다.
 스위치는 맥 어드레스 테이블(브리지 테이블이라고도 하는데 브리지가 먼저 나왔기 때문에 브리지 테이블이라고 명칭이 붙은 거고 스위치라고 따로 스위치 테이블이라고 하지는 않습니다)을 가지고 있는데 이 브리지 테이블에는 맥어드레스를 저장해놓습니다.
 예를들어 스위치에 PC 1~6까지 연결되어있다고 가정할 때 PC1이 PC2에게 데이터를 전송한다고 프레임을 보내면 스위치는 그것을 보고 PC1은 자신과 연결되어있다고 생각하고 PC1에 MAC Address를 기억하고 다음번에 다른 PC가 PC1에게 데이터를 전송한다고 하면 자신이 저장하고 있는 PC1의 MAC Address로 데이터를 보내줍니다.

 다음은 Flooding입니다. Flooding은 스위치에 들어온 데이터를 들어온 포트를 제외한 나머지 모든 포트로 뿌리는 것을 말하는데 브로드캐스트의 경우에도 Flooding가 발생합니다.
 앞에서 PC1 이 PC2에게 데이터를 전송한다고 했는데 이럴 경우 스위치는 PC2의 MAC Address를 모르는 상태입니다. 
 즉 자신의 브리지 테이블에 없는 주소를 가리키기 때문에 특정 포트로 프레임을 전송하지 못하고 PC1과 연결된 포트를 제외한 모든 포트에 프레임을 보내게 됩니다.
 그러면 이 프레임을 PC2가 받고 나서야 PC2의 주소를 자신의 브리지테이블에 저장하게 됩니다.

 다음은 Fowarding입니다. Fowarding의 경우 목적지 주소가 자신의 브리지 테이블에 저장된 주소일 경우 해당 주소의 포트로 프레임을 주는 경우를 말합니다.
 앞에 과정으로 인해 스위치는 이제 PC1과 PC2의 주소를 자신의 브리지 테이블에 저장하고 있습니다. 이때 PC1이 다시 한번 PC2에게 데이터를 전송한다고 하면 스위치는 PC2의 MAC Address를 기억하고 있기 때문에 PC2와 연결된 포트로 프레임을 뿌려줍니다.
 
 Filtering은 이름과 마찬가지로 무언가를 거른다 혹은 분류한다라는 의미인데 바로 스위치 자신을 사용할것인지 아닌지 여부를 판단하는 것을 말합니다.
 예를들어 PC1, PC3, PC5번은 1번 포트에 연결되어 있고 PC2, PC4, PC6은 2번 포트에 연결되어있습니다.
 아까 처럼 PC1이 PC2에게 데이터를 주고 싶다면 다른 포트에 있기 때문에 스위치를 통해야만 하지만 만약 PC1이 PC3에게 데이터를 주고 싶다면 같은 포트에 있기 때문에 굳이 스위치를 거칠 필요가 없습니다.

 즉 스위치 1번포트와 허브가 연결되어 있고 허브는 PC1, PC3, PC5번이 연결되어있다고 한다면 PC 1번이 PC3번과 통신을 하기 위해서는 허브만 거치면 되지 굳이 스위치까지 거칠 필요가 없다는 말입니다.
 이처럼 같은 포트 내에서 데이터를 전송한다고 할 때 스위치는 필터링 기능을 사용하게 됩니다.
 이러한 필터링 기능으로 인하여 스위치는 허브와는 달리 포트별로 콜리전 도메인을 나눌 수 있게 되는것입니다.
 여기까지 이 4가지 기능을 이해하면 스위치의 반은 한것과 다름없고 반드시 이해해야만 나중에 루핑과 루핑을 해결하기 위한 STP를 이해하는데 수월해집니다. 

 Aging은 비교적 쉬운개념인데 나이를 먹는다는 뜻인데 컴퓨터에는 나이가 없습니다. 그렇다면 어떤 게 나이를 의미하는 걸까요?
 스위치는 자신과 포트와 연결된 PC들이 데이터를 주고받을때마다 자신의 브리지테이블에 해당 PC에 MAC Address를 저장한다고 했는데 이때 과연 얼마나 오랫동안 저장을 하냐는 의문점이 생깁니다.
 브리지 테이블은 한정되어 있기 때문에 영구적으로 저장하는 것을 불가능합니다. 따라서 해당 MAC Address를 사용한지 오래됐다면 브리지테이블에서 삭제합니다.
 여기서 보관하는 시간에 기준은 디폴트값으로 5분이며 해당 MAC Address가 사용된 지 5분이 지나면 삭제됩니다.
 반대로 4분 59초가 되었더라도 다시 사용된다면 Aging타이머가 초기화 되어 다시 5분간에 카운트를 주게 됩니다. 이것을 리플래시(Refresh)라고 합니다.
 
여기까지 배운 스위치의 기능들을 흐름에 따라 살펴보도록 하겠습니다.

 프레임이 들어옴 -> 출발지 주소를 브리지 테이블에 저장하거나 에이징 타이머를 리플래시 한다 

-> 목적지가 브로드캐스트, 멀티캐스트, 알지못하는 주소라면 Flooding
-> 목적지와 출발지가 같은 인터페이스에 있다면 Filtering
-> 위에 2가지 경우가 아니라면 Forwarding
 이런 흐름이 됩니다.
 프레임이 들어왔을 때 처음보는 주소라면 브리지 테이블에 저장하고 그렇지 않고 기존의 있던 주소라면 Aging 타이머를 Refresh 합니다.
 그 후 목적지가 브로드캐스트, 멀티캐스트, 브리지테이블에 저장되어있지 않은 주소라면 프레임을 Flooding 합니다.
 위의 경우가 아니라 스위치가 주소를 알고있는 경우는 이제 인터페이스를 보게 되는데 한마디로 스위치를 통하지 않고도 통신할 수 있다면 Filtering를 스위치를 통해서만 통신할 수 있다면 Forwarding을 합니다.

 이렇게 스위치 기능 5가지와 흐름까지 이해를 하셔야 앞으로 배울 STP를 이해하기가 쉽습니다.

 마지막으로 브리지와 스위치와 차이점에 대하여 설명드리겠습니다.
 스위치는 하드웨어 처리방식으로 소프트웨어 처리방식인 브리지에 비하여 속도가 빠릅니다.
 또한 모든 포트가 같은 속도를 지원하는 브리지에 비하여 스위치는 포트별로 다른 속도를 연결해줄 수 있는 기능을 제공하며 기본적으로 브리지에 비해 제공하는 포트 수가 많습니다.

 이렇듯 스위치의 값이 더 비싸기는 하나 성능면에서 우수하여 브리지는 점점사라지고 있는 추세입니다.

*정리*
브리지와 스위치는 2계층 장비로 약간의 차이점은 있으나 기본적으로 하는 역할은 같다
스위치는 Learning, Flooding, Forwarding, Filtering, Aging 5가지 기능이 있다
 1. Learning : 맥어드레스 주소를 자신의 브리지 테이블에 저장
 2. Flooding : 자신의 브리지 테이블에 저장되어있지 않은 주소로 보내는 프레임의 경우 프레임이 들어온 포트를 제외한 나머지 모든 포트로 프레임을 뿌린다
 3. Forwarding  : 자신의 브리지 테이블에 저장되어 있는 주소의 경우 해당 포트로만 프레임을 뿌린다
 4. Filtering : 스위치를 거칠 필요 없는 프레임에 관해서는 다른 포트를 막아버린다
 5. Aging : 브리지 테이블은 해당 MAC Address가 저장된 시간을 기점으로 디폴트 시간인 5분이 지나면 사라지는데 만약 해당 주소가 다시 사용된다면 다시 5분의 카운트가 주어진다