16. 브리지(Bridge) 및 LAN 스위치

브리지 및 확장 LAN (Bridges and Extended LANs)

• LAN 의 물리적인 제한 + 트래픽 분리
• 두 개 또는 그 이상의 LAN 들을 repeater / bridge를 이용하여 연결한다.
• 브리지에 의해 연결된 LAN의 집합을 extended LAN(확장 LAN)이라고 한다.
• 확장 LAN이 보편화
  • (LAN, 확장 LAN) 을 현재는 (LAN segment, LAN)으로 부른다.

브리지(Bridge)의 동작

• 브리지 (리피터와 달리 주소를 보고 선택적으로 중계 or filtering)
  • 동작 : 수신 (Accept) 및 포워드 (forward) : 스위치
  ⇒ 필터링 (filtering) ; 리피터와의 기능적 차이 - 주소를 인식해야 하므로 frame을 다루는 2계층 작업
  • 여러 개의 포트를 가지는 브리지 ⇒ LAN 스위치
  • 계층-2 연결 (패킷 헤더를 붙이지 않음) ; 라우터와의 차이
    • store & forward만 할 뿐 헤더는 안 떼고 / 안 붙임
  • 중계 동작 : 수신 (Accept) 및 포워드 (forward) → 여러 개의 포트를 갖는 브리지
  • ⇒ LAN 스위치

계층-2 (Level-2) 연결

• 브리지는 네트워크 주소를 갖지 않는다.
  • 별도의 헤더도 붙이지 않는다.
  • 네트워크 계층(3계층)에서 보면, 브리지는 invisible 하다. (공유기의 유선 part) : 즉, link component
  • 따라서, 브리지로 연결된 (확장) LAN은 하나의 네트워크
    • 브리지로 연결하는 것은 3계층 입장에서는 링크이지만 실체는 노드이다.
    • 좋은 링크로 두 노드를 연결하는 것과 브리지로 두 노드의 링크를 연결하는 것이 큰 차이가 없다.

• 두 LAN이 동등할 때만 독립성을 갖는다.

학습 브리지 (Learning Bridges)

• 불필요할 때는 포워드를 하지 않는다.
• 포워딩 테이블의 유지
• 발신지 주소에 기초해서 테이블의 엔트리를 작성한다.
• 테이블은 성능 개선이 목적으로, 완벽할 필요는 없다.
  
  • time out이 설정되어 있어 일정 시간 사용하지 않으면 삭제하는 soft-state 채택
  • Host와 Port를 mapping
  • 위치를 옮길 때 / 없는 host를 찾을 때는 broad casting으로 일단 전송한다.
• 브로드캐스트 프레임은 항상 forward
• soft-state table

학습 브리지의 포워딩 테이블

Self-learning, forwarding : example

• A가 A’로 패킷 전송
• switch로 전달
  • A는 1번 포트로 switch에 들어왔으므로 table update
  • switch table에 A’가 없으므로 A, B, C, A’, B’, C’ 모두에게 broadcast로 A’로 가는 경로를 알고 있는지 전송
  • A’가 몇 번 포트로 전달해야 하는지 switch에게 전달

Switching Hub : traffic isolation

• 단순 병렬성 보장 뿐만 아니라 트래픽을 쪼개는 역할도 한다.
• collisoin이 발생할 수 있는 영역도 분리되어 성능 개선에 기여할 수 있다.

브리지 / LAN 스위치의 한계

• 확장성이 없다. (tree 구조에서만 사용 가능)
  • 스패닝 트리 알고리즘은 확장성이 부족하다.
  • 방송 (broadcasting)도 확장성에 제약
  ⇒ VLAN (Virtual LAN)
• 이질성을 허용하지 않음
• 투명성에 주의 : 노드에서 브리지는 보이지 않는다.

⇒ 2계층 스위치 (장점 : 빠른 속도)

• 외부 연결 형태와 내부 동작은 패킷 스위치와 유사하다.
• 2계층 수준에서만 작업한다.
• 대개, brouter (bridge + route) 형태로 보급된다.