Network Security #05

16강.스위치

개요

• 데이터링크에서 동작
• 스위치 허브라고도 함.
• 프레임의 목적지인 MAC 주소를 검색하여 목적지 주소의 출력포트를 결정한 후에 결정된 출력포트가 전송가능하면 프레임을 전송

특징

대역폭 제약 해소 :: 목적지 포트를 일대일 연결 제공 최대 속도 가능

보안 강화 :: 해당되지 않는 포트로 프레임을 전달되지 않음.

스위칭 방법

• Store and Forward 방법
• 기본적인 방법
• 스위치에 들어오는 프레임을 모두 복사한후, 목적지 주소가 연결된 포트로 프레임을 전송하는 방법
• CRC에러 확인이 용이하므로 에러에 대한 대체가 가능
• 프레임의 크기가 길면 처리시간이 오래 걸림
• Cut Through 방법
• 프레임의 헤더 주소만을 검색해서 목적지 포트로 전송하는 방법
• 목적지 주소를 받는 즉시 전송하므로 스위칭 시간이 매우 빨라짐
• 네트워크 전송속도가 동일한 경우 사용
• 목적지 주소만 확인하므로 CRC에러를 확인하지 않아 데이터의 손실및 변경이 확인에 어려움.

스위치의 Stacking

• 스위치는 캐스케이드 포트나 업링크 포트를 사용하여 대역폭을 분리전달하기 때문에 속도의 저하가 발생하지 않음.
• 한개의 마스터 스위치와 여러 개의 슬레이브 스위치로 구성
• Stacking된 스위치가 하나의 스위치처럼 작동하므로 하나의 장비처리 관리 가능

Stacking 방법

• Cascade케이블을 이용 - 스위치의 출력 포트와 다른 스위치의 입력 포트를 연결하는 직렬로 접속하는 방법
• Daisy-chain으로 연결 - 동축케이블을 통하여 하나의 주변 장치를 통해 다음 주변를 연결하는 방법

2계층 스위치

기능 : 브리징(Bridgin), 어드레스 학습 , 여러 새그먼트 사이의 트래픽 전송

주요 기능 :

• 패킷 필터링
• 패킷 포워딩
• 차별화된 네트워크 서비스

3계층 스위치

• 2계층 스위치 기술에 라우팅 기능 추가
• VLAN(Virtual LAN) 기술 이용
• VLAN은 논리적인 방법으로 LAN그룹을 구성하는 것
• 프로토콜, MAC 주소, 스위치 포트번호에 따라 관리자 임의로 LAN의 구분이 가능
• 한번의 라우팅과 여러 번의 스위칭을 처리하여 고속의 라우팅 방법을 제공
• 스위치는 최초의 패킷으로 경로를 한번만 설정하므로 별도의 경로 계산이 필요하지 않음.

4계층 스위치

• 세션 계층인 4계층을 이용하여 TCP나 UDP의 어플리케이션 포트 번호에 의하여 스위칭하는 기술
• TCP나 UDP 헤더에는 HTTP, SMTP, FTP등을 정확히 구분하는 포트번호가 모든 패킷에 포함

스위치 백본(백본 스위치)

• 개별층의 스위치를 데이터 센터의 스위치와 접속하기도 하고 작업그룹 단위의 네트워크를 백본 스위치에 연결
• 작업 그룹의 경우에는 그룹내의 서버가 위치하고 있어 잠재된 지연의 가능성과 트래픽을 처리하는 속도가 빠르고 데이터 교환 속도가 빠른 장점 있음.
• 라우터 기능을 포함하기도 함.

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17강. Hub /Repeater/Bridge

Repeater

• 한쪽 케이블을 통해 들어온 신호를 재생하여 다른쪽 케이블로 전송
• 전송 신호를 단순히 증폭 및 재생하는 장비
• 물리계층 장비
• 리피팅 시 Ethernet Packet내의 Preamble이 손상되므로 4대 이상 연속 설치는 불가능
• 동일 네트워크 구조를 가진 LAN만을 상호 연결

Hub

• 여러 대의 PC를 UTP케이블로 연결하여 한곳에 모으는 장치
• 스타형 구조로 연결 되므로 각각의 노드는 독립적으로 작동하므로 노드에 문제가 생기더라도 다른 노드에 영향을 미치지 않음.
• 허브와 허브끼리 연결하면 다른 네트워크와도 연결이 가능
• OSI 7계층 중 물리계층에서 데이터 전달
• 허브는 물
• UTP케이블은 길이가 100m 넘으면 신호의 전압이 떨어져서 데이터가 왜곡되므로 허브는 물리적 전압을 증폭하는 리피터의 역할도 함.

더미 허브

• 컴퓨터와 컴퓨터를 연결하는 일반적 기능을 하는 허브
• 더미 허브는 허브로 전달하는 모든 데이터를 모든 컴퓨터에 전송하므로 확장성에 문제 있음.
• 허브에 연결된 컴퓨터가 많아 질수록 충돌현상이 발생하여 속도가 저하됨.
• 소형 네트워크 환경에 적합

브리지(Bridge)

• 물리층 및 데이터 링크 계층에서 동작하는 네트워크 연결 장치
• 두개의 세그멘트 사이에서 패킷 전송
• MAC주소를 조사하여 패킷의 근원지 주소와 목적지 주소를 비교하여 패킷 전송
• MAC주소를 약 8000개 까지 기억

브리지 동작원리

• Learning(listerning)
• 패킷을 수신하였을 경우 근원지 주소점검
• 네트워크상 모든 주소를 주소테이블에 등록 및 관리하여 장비 추가시 자동인지
• Filtering
• 패킷 수신시 목적지의 주소를 체크한 다음 패킷을 전송할 것인지 결정하여 선택적으로 보냄

브리지 특징

• 장점
• 준비 단계 및 구성이 간편
• 프로토콜에 독립적
• 네트워크 주소가 불필요
• 단점
• 노드에서 브리지가 보이지 않음
• Flooding으로 네트워크 내 불필요한 트래픽 증가
• Broadcast storm이 발생

Flooding

• 목적지를 알 수 없는 패킷을 수신하거나 브로드캐스트 패킷을 수신했을 때 이 패킷을 자신의 모든 포트로 전달하는 것

브로트캐스트 스톰

• 호스트 시스템이 끊임없이 패킷에 응답하는 경우
• 응답하지 않는 시스템에 응답요청을 계속 시도하는 경우
• 위 현상 결과 : 네트워크 상의 패킷 수가 증가하면 혼잡이 발생하여 네트워크의 성능이 감소하거나 문제가 발생할 수 있음.

브리지와 라우터의 비교

• 브리지
• 네트워크 내 정보를 모두 가지고 있어야 함.
• 네트워크 번호가 없음. 컴퓨터수가 많아지면 문제발생
• 브로드캐스팅에 의해 많은 양이 대역폭을 잠식
• 라우터
• 다른 네트워크의 번호 패킷을 보내는 필요한 최적 경로 정보,인터네트워크 환경의 변화에 따른 네트워크 토폴로지를 가지고 있어야 함.

게이트웨이의 개념

• 서로 다른 프로토콜, 데이터 포맷,언어와 구조를 가진 두 시스템간에 중개 역할하는 컴퓨터 시스템 혹은 장치
• 정보를 재패킷하거나 목적지 시스템에 맞도록 메시지 형태를 변경
• OSI 7Layer 중 Application 계층에서 동작

게이트웨이의 기능

• Message Format 변환 : 서로 다른 데이터의 format을 목적지에 맞게 변환
• Address 구조 변환 : 송신지 네트워크의 Address 구조와 수신지 address 구조를 자동 변환
• Protocol 변환 : 패킷내의 제어 정보 변환
• 보안 기능 : 프록시 서버 혹은 방화벽과 같은 필터링 기능과 보안 기능 제공

게이트웨이의 형태

• IBM Host Gateway : LAN에 연결된 워크스테이션이 IBM메인 프레임 시스템에 접속되도록 함.
• LAN Gateway : 서로 다른 프로토콜을 사용하여 네트워크들을 연결
• 전자메일 Gateway : 서로 다른 전자메일 어플리케이션을 사용하는 사용자가 네트워크를 통해 메시지를 공유 가능하도록 메시지를 번역
• NAS(Network Access Servers) : 다이얼 업 사용자와 ISDN 사용자를 위한 대형 네트워크에서 사용하는 게이트웨이