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1 von 44
L2/L3 Network 기초 이론 교육
L2 Ethernet
Version 1.00
2018년 4월
A
1. L2/L3 Switch Building Block
2. L2 Ethernet Frame
3. L2 Switching Workflow
4. VLAN (Virtual LAN)
5. Link Aggregation
6. Port Configuration
7. STP Concept
© Samsung Electronics. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary.
1. L2/L3 Switch Building Block
3
• 패킷 경로를 관리
• 보통 General CPU(Intel, ARM등)에 Linux OS가 올라가고 그 위에서 프로토콜이 동작함
• L2 Ethernet 스위치: LACP, STP, IGMP snoop
• L3 IP 라우터: IP, ARP, ICMP, IGMP, OSPF, IS-IS, VRRP, PIM-SM
• Control Plane에 의해 정해진 경로(포트)로 패킷 전달 및 QoS, Filtering 등의 기능을 담당
• Wire speed로 패킷 처리을 처리해야 하므로 보통 전용칩(ASIC, Network Processor) 사용
• L2 Ethernet 스위치: MAC learning/forwarding/aging, Broadcasting, Multicasting, VLAN tagging, Link aggregation,
QoS, packet filtering
• L3 IP 라우터: IP forwarding, ARP processing, IP fragmentation, ECMP (Equal Cost MultiPath routing), IP multicast,
QoS, packet filtering
• 장비 운영자가 Control 및 Data Plane 상태 및 성능을 관리
• SNMP, Telnet, SSH, CLI
L2/L3 Switch Building Block
4
Data Plane
Control Plane
Management
Plane
Control Point (CPU)
Network Device
(NP, ASIC)
Protocol Stack
5
HTTP
TCP
IP
Ethernet MAC
Ethernet PHY
DNSFTP Telnet SSH SMTP BGP NTP SNMP SIP RTP
ARP
UDP ICMP IGMP
PC/
Server
Router
(L3 SW)
L2 SW
L3+
L2+
L1
L2
L3
L4
L7
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_TCP_and_UDP_port_numbers
© Samsung Electronics. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary.
2. L2 Ethernet Frame
6
• 10101010이 반복되는 7 바이트 길이 필드로 송신측과 수신측이 동기(synchronization)를 맞추는데 사용함 
물리계층에서 추가되므로 정확히는 이더넷 프레임의 일부가 아님
• Ethernet Frame의 시작을 알리는데 사용 (10101011b)  물리계층에서 추가되므로 정확히는 이더넷 프레임의
일부가 아님
• 이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소를 표시하며, unicast/multicast/broadcast 중 하나임
• 이더넷 프레임의 출발지 MAC주소를 표시하며, 이는 항상 unicast임
• 이더넷 프레임의 데이터 필드 길이(length) 또는 데이터의 타입(type)을 명시함
• 이더넷 프레임으로 실어 나르는 데이터
• 송신측에서 DA+SA+Length/Type+Data 영역에 대해 CRC를 계산하여 FCS에 추가하고, 수신측은 동일한 방법
으로 CRC를 계산하여 그 결과를 FCS와 비교하여 전송 중 이더넷 프레임의 오류 여부를 확인함
Ethernet Frame Format
7
Preamble
(7B)
DA
(6B)
SOF
(1B)
SA
(6B)
Type/Length
(2B)
Data/Payload
(46B ~ 1500B)
FCS
(4B)
8B 64B ~ 1518B
Header Trailer
• 64B: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) 방식을 사용하는 이더넷 즉, 여러 단말이
하나의 이더넷 매체를 공유하는 방식에서 여러 단말이 동시에 데이터 전송 시 각 단말이 충돌(collision)을 감
지 할 수 있는 필요 시간에 따라 최소 크기가 정의됨
• 1518B: 한 단말이 공유 매체를 독점하여 다른 단말의 데이터 전송을 막는 것을 방지하기 위함. 그리고 1970년
대 최초 이더넷 표준 설계시 메모리가 고가 였음
• 이더넷 프레임에 VLAN 헤더가 추가되면 1522B가 됨 (VLAN 헤더가 2개 붙으면 1526B가 되고…)
• Ethernet Jumbo Frame
• Data 필드 크기가 1500B 이상인 이더넷 프레임
• 일반적으로 Jumbo Frame은 최대 9000B이며, 한도는 벤더에 따라 다름
Ethernet Frame Size
8
Jumbo Frame 장비 설정
예제 (다산 L2 스위치: V27xxGB)
• 이더넷 계층에서 노드(단말/라우터)의 식별자
• 248b = 281조 개수(281,474,976,710,656개)의 노드 식별이 가능함  전세계적으로 유일한 값을 할당
• OUI (Organizationally Unique Identifier): 장비/LAN카드 제조사 식별 코드 (http://standards-
oui.ieee.org/oui/oui.txt)
• Serial Number: 제조회사가 개벌적으로 할당
• FF:FF:FF:FF:FF:FF이면 Broadcast MAC 주소임. DA=FF:FF:FF:FF:FF:FF이면 동일 랜에 연결된 모든 노드(단말/라우
터)가 해당 이더넷 프레임을 수신함
• 동일 랜에 연결된 노드(단말/라우터)의 일부가 해당 이더넷 프레임을 수신함
• IP multicast 주소와 매핑되어 01:00:5E:00:00:00 ~ 01:00:5E:7F:FF:FF가 사용됨 (RFC 1112)
Ethernet Frame Format: MAC Address
9
Vendor Code
(OUI)
Serial Number
3B 3B
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
0: unicast
1: multicast
0: globally unique (OUI enforced)
1: locally administered (currently not used)
• one-to-one 통신
• Unicast Ethernet Frame을 수신한
노드는 Destination MAC 주소를 자
신의 MAC과 비교하여 같으면 해당
프레임 수신, 다르면 폐기함 (LAN
카드/NIC에서 수행)
• one-to-all 통신
• 동일 L2 네트워크(LAN)에 연결된
모든 노드가 Broadcast Ethernet
Frame을 수신함 (대표적인 예: ARP
request)
• one-to-many 통신
• 해당 multicast MAC 주소(group)에
관심있는 노드들만 Multicast
Ethernet Frame을 수신함
Ethernet Frame Format: MAC Address (cont)
10
L2 Switch
MAC=X1 MAC=X2 MAC=X3 MAC=X4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
DA = X2 SA = X1 TYPE PAYLOAD
L2 Switch
MAC=X1 MAC=X2 MAC=X3 MAC=X4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
DA = FF:FF:FF:FF:FF:FF SA = X1 TYPE PAYLOAD
L2 Switch
MAC=X1 MAC=X2 MAC=X3 MAC=X4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
DA = 01:00:5E:01:01:01 SA = X1 TYPE PAYLOAD
Unicast
Broadcast
Multicast
• Type/Length 필드의 값이 1536 보다 크면 Ethernet II Frame이며 이 경우 Type은 이더넷 프레임에 실리는 상
위 패킷 종류를 정의
• Type/Length 필드의 값이 1536 보다 작거나 같으면 IEEE 802.3 Frame이며 이 경우 Length는 뒤에 따라오는
Data 필드의 길이를 정의
Ethernet Frame Format: Type/Length
11
LLC
(3B)
DA
(6B)
SA
(6B)
Type
(2B)
Data/Payload
(46B ~ 1500B)
FCS
(4B)
Ethernet II (DIX2.0) Frame (RFC 894)
IEEE 802.3 Frame
DA
(6B)
SA
(6B)
Length
(2B)
DSAP
(1B)
SSAP
(1B)
CTRL
(1B)
Data/Payload
(43B ~ 1497B)
FCS
(4B)
LLC: Logical Link Control
DSAP: Destination Service Access Point
SSAP: Source Service Access Point
CTRL: Control
Ethernet Frame Format: Type/Length (cont)
12
RARP
0x8035
ARP
0x0806
IPX
0x8138
IPv4
0x0800 0x8100
VLAN Tag IPv6
0x86DD
ICMP
1
IGMP
2
TCP
6
UDP
17
RSVP
46
RTP
5004
SNMP
161, 162
IPv4
0x06
IPX
0xE0
IS-IS
0xFE 0xAA
IEEE SNAP
Type
NetBIOS
0x8191
Protocol
ID
DPTCP
FTP
20, 21
HTTP
80
TELNET
23
DPUDP
DSAP
Type/Length
> 1535
Y
N
Ethernet II
IEEE 802.3
OSPF
89
RTCP
5005
RTSP
554
SIP
5060
Packet Example (captured by Wireshark)
13
© Samsung Electronics. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary.
3. L2 Switching Workflow
14
Hub/Repeater vs. Switch
15
Shared Hub
MAC=X1 MAC=X2 MAC=X3 MAC=X4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Destination MAC이 내
MAC이면 frame을 받는다.
Destination MAC이 내 MAC이
아니면 frame을 받지 않는다.
하나의 포트에 들어오는 Ethernet
Frame은 나머지 모든 포트로 동시에
출력된다.
DA=X2 SA=X1 TYPE PAYLOAD
Shared Hub
MAC=X1 MAC=X2 MAC=X3 MAC=X4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
DA=X1 SA=X2 TYPE PAYLOAD
Collision
Collision!
둘 이상의 포트에서 동시에 전송 될 수
없다.
Repeater에 연결된 단말이 많아 질 수록
Collision이 발생할 가능성이 점점 높아짐
DA=X2 SA=X1 TYPE PAYLOAD
• Full duplex 지원
• Collision이 존재하지 않음
• 송수신(Tx & Rx)을 동시에 할 수 있음
1 2 3 4 5 6 7 8
MAC=A MAC=B
B A Data
SADA
A B Data
SADA
Ethernet Switch
B A Data
A B Data
Ethernet Switching: MAC Learning & Frame Forwarding
16
Aging
289s
290s
300s
Aging
299s
300s
-
1 2 3 5 6 7 8
MAC=A MAC=C
B A Data
SADA
Ethernet Switch
MAC=B
4
B A DataB A Data
MAC Address
A
Port
1
- -
- -
MAC Address Table
3
1 2 3 5 6 7 8
MAC=A MAC=C
Ethernet Switch
MAC=B
4
MAC Address
-
Port
-
- -
- -
MAC Address Table
1 2 3 5 6 7 8
MAC=A MAC=C
Ethernet Switch
MAC=B
4
B A Data
MAC Address
A
Port
1
B 4
- -
MAC Address Table
5
A B Data
SADA4
1 2 3 5 6 7 8
MAC=A MAC=C
Ethernet Switch
MAC=B
4
B C Data
MAC Address
A
Port
1
B 4
C 8
MAC Address Table
8
B C Data
SADA7
Learning
2
Learning
6
1
3
Forwarding
6
Learning
9
Forwarding
9
PC1 PC2 PC3 PC1 PC2 PC3
PC1 PC2 PC3PC1 PC2 PC3
Flooding
Aging
-
-
-
Aging
300s
-
-
t = 0s
t = 1s t = 10s
Ethernet Switching: MAC Learning & Frame Forwarding (cont)
17
• Aging Time 동안 SA (Source MAC) 이더넷 프레임이 수신되지 않으면 삭제함
• 만약 Aging Time 안에 SA 이더넷 프레임이 수신되면 MAC Address Table에 aging 값을 refresh함
Ethernet Switching: MAC Aging
18
Aging Time 설정 예제
(다산 L2 스위치: V27xxGB)
MAC aging-time 300s
SA = A
300s
0s
t
SA = B SA = C
MAC Address Table
A
MAC Address Table
A, B
SA = A SA = A
Aging-out for MAC=B
SA = C
MAC Address Table
A, C
!
SA = C SA = C
MAC Address Table
A, B, C
• 포트별 MAC 필터링 정책 설정
• 포트별/VLAN별 특정 MAC 주소 허용/차단 설정
• 예1
• 예2
Ethernet Switch Add-on Features
19
SWITCH(bridge)# mac-filter default-policy deny 1 (1번 포트의 모든 MAC 차단)
SWITCH(bridge)# mac-filter add 00:01:02:03:04:05 permit 10 1 (1번 포트/VLAN 10에 00:01:02:03:04:05만 허용)
SWITCH(bridge)# mac-filter default-policy permit 1 (1번 포트의 모든 MAC 허용)
SWITCH(bridge)# mac-filter add 00:01:02:03:04:05 deny 10 1 (1번 포트/VLAN 10에 00:01:02:03:04:05만 차단)
Ethernet Switch Add-on Features (cont)
20
L2 SW L2 SW
Router Router
Router
L2 SW L2 SW
Router Router
Router
Link Down
Ethernet Switch Add-on Features (cont)
21
• 서로 정보를 공유해야 하는 사무실 LAN 환경에서는 PC간 통신이 가능하도록 NetBIOS를 사용하지만, 통신사
업자가 아파트나 특정 지역에 LAN 서비스(Metro Ethernet Service)로 인터넷 통신 서비스를 제공하는 경우 이
용자들의 정보가 보호되어야 하므로 NetBIOS 필터링 기능이 필요함
Ethernet Switch Add-on Features (cont)
22
NetBIOS
© Samsung Electronics. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary.
4. VLAN (Virtual LAN)
23
VLAN Concept
24
하나의 LAN segment에 연결된 단말의 개수가 많아질수
록 망 성능의 저하 현상 발생 (Broadcast traffic의 증가)
 1000대의 단말이 1초 동안 하나의 Broadcast packet을
발생시켰다면, 각 단말은 1초 동안 999개의 Broadcast
traffic을 수신함
Broadcast traffic은 각 VLAN 내에서만 전파되므로, 망
전체의 대역폭이 그만큼 절약되어 더 효율적으로 사용
• L2 스위치 내의 여러 포트들을 복수개의 logical LAN segment로 나누어 Grouping 시킴
• 각각의 VLAN은 별개의 Broadcast domain (표준적으로 최대 4094개의 VLAN 생성 가능)
• 왜 필요한가?
• 단일 Broadcast domain에 연결된 단말이 증가할수록 망의 대역폭이 낭비됨 (Broadcast Traffic의 증가)
• 단말(또는 단말들의 그룹) 간에 보안을 보장할 방안이 요구됨
• VLAN 간 통신을 위해서는 스위치 상단에 라우터(L3 스위치) 연결 필요
• 표준: IEEE 802.1Q
1 3 42 5 7 86
L2 Switch
... ...
1 3 42 5 7 86 1 3 42 7 865
... ...
1 3 42 5 7 86 1 3 42 7 865
L2 Switch L2 Switch L2 Switch L2 Switch
Broadcast Domain Broadcast Domain Broadcast Domain Broadcast Domain
VLAN 10 VLAN 30VLAN 20 VLAN 20
1 3 42 5 7 86
L2 Switch
VLAN 10 VLAN 30VLAN 20
(Broadcast traffic: ARP Request, NetBIOS, Unknown Unicast, Unknown Multicast, …)
• 이더넷 스위치의 물리적 포트에 따라 VLAN 소속을 결정
• 포트(Port)별로 할당되는 VLAN ID를 PVID(Port VLAN ID)라 부르며, VLAN ID가 존재하지 않는 이더넷 프레임
(Untagged Frarme)은 수신 포트에 설정된 PVID 값을 따름
• 가장 많이 사용되는 방식 (앞 슬라이드의 그림도 Port-based VLAN임)
• 이더넷 프레임의 Type 값에 따라 VLAN 소속을 결정
• 이더넷 프레임의 SA(Source MAC Address) 값에 따라 VLAN 소속을 결정
VLAN Assignment
Port-based VLAN 설정 예제
(다산 L2 스위치: V27xxGB)
Protocol-based VLAN 설정
예제 (다산 L2 스위치: V27xxGB)
MAC-based VLAN 설정 예제
(다산 L2 스위치: V27xxGB)
Ethernet Switching in Port-based VLAN
26
Aging
289s
290s
300s
Aging
299s
300s
-
1 2 3 5 6 7 8
MAC=A MAC=C
B A Data
SADA
Ethernet Switch
MAC=B
4
B A Data
MAC Address
A
Port
1
- -
- -
MAC Address Table
1 2 3 5 6 7 8
MAC=A MAC=C
Ethernet Switch
MAC=B
4
MAC Address
-
Port
-
- -
- -
MAC Address Table
1 2 3 5 6 7 8
MAC=A MAC=C
Ethernet Switch
MAC=B
4
B A Data
MAC Address
A
Port
1
B 4
- -
MAC Address Table
A B Data
SADA
1 2 3 5 6 7 8
MAC=A MAC=C
Ethernet Switch
MAC=B
4
MAC Address
A
Port
1
B 4
C 8
MAC Address Table
B C Data
SADA
Frame is NOT forwarding to
the different VLAN
PC1 PC2 PC3 PC1 PC2 PC3
PC1 PC2 PC3PC1 PC2 PC3
Aging
-
-
-
Aging
300s
-
-
VLAN
-
-
-
PVID = 10 Port 1 2 3 4
PVID = 20 Port 5 6 7 8
VLAN = 10 VLAN 20
VLAN
10
-
-
VLAN
10
10
-
Flooding in VLAN 10
(Not flooding to VLAN 20)
VLAN
10
10
20
VID = 10 Member Port
VID = 20 Member Port
PVID config
VLAM membership config
1 2 3 4
5 6 7 8
• PCP (Priority Code Point)3b: 802.1p 우선 순위 (0 ~ 7). L2 스위치에서 이더넷 프레임 별 QoS 차등 처리를 위
해 사용. 7이 우선 순위가 가장 높음
• DEI (Drop Eligible Indicator)1b: L2 스위치에서 트래픽 혼잡 발생시 해당 필드가 1인 프레임이 먼저 폐기됨
• VID (VLAN Identifier)12b: 해당 이더넷 프레임이 어떤 VLAN에 속하는지를 정의함. 최대 4094개의 VLAN 정의
가능 (0x000과 0xFFF는 reserved임). VID = 0x000인 프레임은 어떤 VLAN에도 속하지 않고 PCP/DEI 값에 따른
프레임 우선 순위만이 정의됨  Priority-Tagged Frame이라 부름
802.1Q/VLAN Tagged Ethernet Frame Format
27
64B ~ 1522B
DEI
(1b)
VID
(12b)
PCP
(3b)
TPID=0x8100
(2B)
DA
(6B)
SA
(6B)
Type/Length
(2B)
Data/Payload
(46B ~ 1500B)
FCS
(4B)
64B ~ 1518B
DA
(6B)
SA
(6B)
Type/Length
(2B)
Data/Payload
(46B ~ 1500B)
FCS
(4B)
Untagged Ethernet II Frame
VLAN Tagged Ethernet II Frame
4B
Priority-Tagged Ethernet II Frame
64B ~ 1522B
DEI
(1b)
VID=0
(12b)
PCP
(3b)
TPID=0x8100
(2B)
DA
(6B)
SA
(6B)
Type/Length
(2B)
Data/Payload
(46B ~ 1500B)
FCS
(4B)
4B
Inter-Switch Connection
28
3
1
6
5
2
3
7
1
6
A
5
8
4 4
8
C
2
B
7
D
DA=C SA=A TYPE PAYLOAD
DA=D SA=B TYPE PAYLOAD
DA=C SA=A TYPE PAYLOAD
DA=D SA=B TYPE PAYLOAD DA=D SA=B TYPE PAYLOAD
DA=C SA=A TYPE PAYLOADVID=10
DA=C SA=A TYPE PAYLOAD
3
1
6
5
Access Port
2
3
7
1
6
A
5
8
4 4
8
C
2
B
7
D
DA=C SA=A TYPE PAYLOAD
DA=D SA=B TYPE PAYLOAD
DA=C SA=A TYPE PAYLOAD
DA=D SA=B TYPE PAYLOADDA=C SA=B TYPE PAYLOADVID=20
Trunk (802.1Q Tagged) Port
VLAN 10
VLAN 20
VLAN 10
VLAN 20
VLAN 10
VLAN 20
VLAN 10
VLAN 20
PVID = 10 Port 1 2 3 4
PVID = 20 Port 5 6 7 8
VID = 10 Member Port
VID = 20 Member Port
PVID config
VLAM membership config
1 2 3 4
5 6 7 8
PVID = 10 Port 1 2 3
PVID = 20 Port 5 6 7 8
VID = 10 Member Port
VID = 20 Member Port
PVID config
VLAM membership config
1 2 3 4
5 6 7 84
802.1Q Trunking
29
Port별 VLAN 설정 예제
(다산 L2 스위치: V27xxGB)
DA=C SA=A TYPE PAYLOADVID=10
3
1
6
5
Access Port
2
3
7
1
6
A
5
8
4 4
8
C
2
B
7
D
DA=C SA=A TYPE PAYLOAD
DA=D SA=B TYPE PAYLOAD
DA=C SA=A TYPE PAYLOAD
DA=D SA=B TYPE PAYLOADDA=C SA=B TYPE PAYLOADVID=20
Trunk (802.1Q Tagged) Port
VLAN 10
VLAN 20
VLAN 10
VLAN 20
PVID = 10 Port 1 2 3
PVID = 20 Port 5 6 7 8
VID = 10 Member Port
VID = 20 Member Port
PVID config
VLAM membership config
1 2 3 4
5 6 7 84
SWITCH(bridge)# vlan pvid 1-3 10 (포트 1~3에 대해 PVID 10 할당)
SWITCH(bridge)# vlan pvid 5-8 20 (포트 5~8에 대해 PVID 20 할당)
SWITCH(bridge)# vlan add 10 1-3 untagged (포트 1~3에 대해 VLAN 10에 속하고, untagged 포트 즉, access port로 지정)
SWITCH(bridge)# vlan add 20 5-8 untagged (포트 5~8에 대해 VLAN 20에 속하고, untagged 포트 즉, access port로 지정)
SWITCH(bridge)# vlan add 10 4 tagged (포트 4에 대해 VLAN 10에 속하고, tagged 포트 즉, trunk (802.1Q tagged) port로 지정)
SWITCH(bridge)# vlan add 20 4 tagged (포트 4에 대해 VLAN 20에 속하고, tagged 포트 즉, trunk (802.1Q tagged) port로 지정)
• Dynamic MAC Address: 스위치에서 이더넷 프레임 수신과 동시에 MAC Address Table에 SA(Source MAC
Address)가 등록되고, Aging Time동안 동일 SA 주소를 가진 프레임이 수신되지 않으면 삭제되는 주소
• Static MAC Address: 장비 운영자가 CLI를 통해 MAC 주소를 등록하며 장비가 Aging Time에 영향을 받지 않
음. 또한 장비 리부팅 후에도 해당 정보 유지
• Static MAC 주소 추가 명령어
• Static MAC 주소 삭제 명령어
• MAC Address Table에 등록된 주소 (Static & Dynamic) 초기화 명령어
Ethernet Switch Add-on Features
30
© Samsung Electronics. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary.
5. Link Aggregation
31
• Link Aggregation할 두 장비(스위치)를 CLI를 이용하여 수동으로 설정함
• 두 장비에 LACP (Link Aggregation Control Protocol) 기능을 활성화 하여 (별도 설정 불필요), 프로토콜에 의
해 두 장비의 포트가 Link Aggregation됨
Link Aggregation
32
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6
Port Group
3 4 5 6
3 4 5 6
1+2
1+2
하나의 논리적 포트: 2Gbps
• 스위치 간의 연결, 또는 대용량 서버와 스위치 간의 연결의 경우 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps 사이의 중간 용량
구현이 가능
• 예) 4포트 → 400Mbps/4Gpbs/40Gbps, 8포트 → 800Mbps/8Gbps/80Gbps, …
• Aggregation된 링크 중 어느 하나가 단절되더라도, 나머지 Link(들)를 통해 이더넷 프레임은 손실 없이 서비스
지속 가능
• 예) 100Mbps 포트와 1Gbps 포트를 Link Aggregation 할 수 없음
Advantage
33
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6
2Gbps
1번 링크 단절
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6
1Gbps
• 가능한 한 모든 링크에 골고루 트래픽이 분산되어야 함
• 상위 프로토콜의 특성에 따라 동일 Flow에 속하는 패킷들의 순서가 지켜지지 않으면 문제가 발생할 수 있으므
로 동일 Flow에 속하는 패킷들은 항상 같은 physical port로 전달
• Source MAC or/and Destination MAC 주소에 대해 hash 함수를 적용
• 또는 MAC 주소 이외에 IP header(IP address), TCP/UDP header(Port #)의 필드를 hash 함수에 적용하는 스위
치도 있음
Load Balancing
34
f(x) = MAC 주소를 2로 나눈 나머지
f(x) = 0이면, 1번 포트로 출력
f(x) = 1이면, 2번 포트로 출력
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6
DMAC=00:01:02:03:04:05
(다산 L2 스위치: V27xxGB)
장비 설정 예제
35
© Samsung Electronics. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary.
6. Port Configuration
36
• 케이블이 연결되어 물리적으로 활성화 상태인 포트를 논리적으로 비활성화 상태 또는 다시 활성화 상태로 설
정 가능
Port Enable/Disable
37
• 스위치의 Auto Nego를 활성화(on)으로 하면 스위치와 연결된 상대 장비의 전송속도와 Duplex모드에 맞추어
동작함
• Half-duplex 모드에서는 단방향 통신만 가능, Full-duplex 모드에서는 패킷을 동시에 주고 받는 쌍방향 통신 가
능
Auto Nego, Port Speed and Duplex
38
• 스위치의 수신버퍼(메모리)에 여유공간이 없으면 송신포트에게 일정 시간 이더넷 프레임 전송을 중단하라는
‘중지’ 메시지를 보냄
Flow Control
39
© Samsung Electronics. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary.
7. STP Concept
40
STP (Spanning Tree Protocol)
41
Broadcast traffic(예: ARP request,
Unknown MAC)이 발생하면
 L2 네트워크 내에서 무한히 맴돌게
된다. wire-speed로 !!!!
 이로 인해 루프가 발생된 네트워크
에 연결된 모든 단말은 통신 두절
상태 발생
L2 SWPC
L2 SW
L2 SW PC
PC
Forwarding State
BPDU
BPDU
BPDU
Forwarding State
Blocking State
L2 SWPC
L2 SW
L2 SW PC
PC
BPDU
BPDU
Forwarding State
Forwarding State
1
L2 SWPC
L2 SW
L2 SW PC
PC
2
2
3
3
3
3
L2 SWPC
L2 SW
L2 SW PC
PC
5
5
4
4
5
4
4
5
• Spanning Tree Protocol은 스위치 패킷의 루프를 방지하기 위해 고안된 프로토콜임
• 기존 STP의 network convergence 시간(링크 장애로 인한 대체 경로 설정)을 획기적으로 단축함 (1초 이내)
• VLAN별로 STP 처리
• RSTP 방식을 이용하는 MSTP가 PVSTP 대비 network convergence 시간이 짧음
STP (cont)
42
• STP가 설정이 되어 있은 상황에서 스위치가 루프 발생 여부를 주기적으로 확인하기 위해 “루프 감지 패킷”을
전송함
• 루프 감지 기능 활성화 (시스템 전체 혹은 특정 포트별)
• 루프 감지 패킷 관련 설정
Ethernet Switch Add-on Features
43
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  • 1. L2/L3 Network 기초 이론 교육 L2 Ethernet Version 1.00 2018년 4월
  • 2. A 1. L2/L3 Switch Building Block 2. L2 Ethernet Frame 3. L2 Switching Workflow 4. VLAN (Virtual LAN) 5. Link Aggregation 6. Port Configuration 7. STP Concept
  • 3. © Samsung Electronics. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary. 1. L2/L3 Switch Building Block 3
  • 4. • 패킷 경로를 관리 • 보통 General CPU(Intel, ARM등)에 Linux OS가 올라가고 그 위에서 프로토콜이 동작함 • L2 Ethernet 스위치: LACP, STP, IGMP snoop • L3 IP 라우터: IP, ARP, ICMP, IGMP, OSPF, IS-IS, VRRP, PIM-SM • Control Plane에 의해 정해진 경로(포트)로 패킷 전달 및 QoS, Filtering 등의 기능을 담당 • Wire speed로 패킷 처리을 처리해야 하므로 보통 전용칩(ASIC, Network Processor) 사용 • L2 Ethernet 스위치: MAC learning/forwarding/aging, Broadcasting, Multicasting, VLAN tagging, Link aggregation, QoS, packet filtering • L3 IP 라우터: IP forwarding, ARP processing, IP fragmentation, ECMP (Equal Cost MultiPath routing), IP multicast, QoS, packet filtering • 장비 운영자가 Control 및 Data Plane 상태 및 성능을 관리 • SNMP, Telnet, SSH, CLI L2/L3 Switch Building Block 4 Data Plane Control Plane Management Plane Control Point (CPU) Network Device (NP, ASIC)
  • 5. Protocol Stack 5 HTTP TCP IP Ethernet MAC Ethernet PHY DNSFTP Telnet SSH SMTP BGP NTP SNMP SIP RTP ARP UDP ICMP IGMP PC/ Server Router (L3 SW) L2 SW L3+ L2+ L1 L2 L3 L4 L7 https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_TCP_and_UDP_port_numbers
  • 6. © Samsung Electronics. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary. 2. L2 Ethernet Frame 6
  • 7. • 10101010이 반복되는 7 바이트 길이 필드로 송신측과 수신측이 동기(synchronization)를 맞추는데 사용함  물리계층에서 추가되므로 정확히는 이더넷 프레임의 일부가 아님 • Ethernet Frame의 시작을 알리는데 사용 (10101011b)  물리계층에서 추가되므로 정확히는 이더넷 프레임의 일부가 아님 • 이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소를 표시하며, unicast/multicast/broadcast 중 하나임 • 이더넷 프레임의 출발지 MAC주소를 표시하며, 이는 항상 unicast임 • 이더넷 프레임의 데이터 필드 길이(length) 또는 데이터의 타입(type)을 명시함 • 이더넷 프레임으로 실어 나르는 데이터 • 송신측에서 DA+SA+Length/Type+Data 영역에 대해 CRC를 계산하여 FCS에 추가하고, 수신측은 동일한 방법 으로 CRC를 계산하여 그 결과를 FCS와 비교하여 전송 중 이더넷 프레임의 오류 여부를 확인함 Ethernet Frame Format 7 Preamble (7B) DA (6B) SOF (1B) SA (6B) Type/Length (2B) Data/Payload (46B ~ 1500B) FCS (4B) 8B 64B ~ 1518B Header Trailer
  • 8. • 64B: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) 방식을 사용하는 이더넷 즉, 여러 단말이 하나의 이더넷 매체를 공유하는 방식에서 여러 단말이 동시에 데이터 전송 시 각 단말이 충돌(collision)을 감 지 할 수 있는 필요 시간에 따라 최소 크기가 정의됨 • 1518B: 한 단말이 공유 매체를 독점하여 다른 단말의 데이터 전송을 막는 것을 방지하기 위함. 그리고 1970년 대 최초 이더넷 표준 설계시 메모리가 고가 였음 • 이더넷 프레임에 VLAN 헤더가 추가되면 1522B가 됨 (VLAN 헤더가 2개 붙으면 1526B가 되고…) • Ethernet Jumbo Frame • Data 필드 크기가 1500B 이상인 이더넷 프레임 • 일반적으로 Jumbo Frame은 최대 9000B이며, 한도는 벤더에 따라 다름 Ethernet Frame Size 8 Jumbo Frame 장비 설정 예제 (다산 L2 스위치: V27xxGB)
  • 9. • 이더넷 계층에서 노드(단말/라우터)의 식별자 • 248b = 281조 개수(281,474,976,710,656개)의 노드 식별이 가능함  전세계적으로 유일한 값을 할당 • OUI (Organizationally Unique Identifier): 장비/LAN카드 제조사 식별 코드 (http://standards- oui.ieee.org/oui/oui.txt) • Serial Number: 제조회사가 개벌적으로 할당 • FF:FF:FF:FF:FF:FF이면 Broadcast MAC 주소임. DA=FF:FF:FF:FF:FF:FF이면 동일 랜에 연결된 모든 노드(단말/라우 터)가 해당 이더넷 프레임을 수신함 • 동일 랜에 연결된 노드(단말/라우터)의 일부가 해당 이더넷 프레임을 수신함 • IP multicast 주소와 매핑되어 01:00:5E:00:00:00 ~ 01:00:5E:7F:FF:FF가 사용됨 (RFC 1112) Ethernet Frame Format: MAC Address 9 Vendor Code (OUI) Serial Number 3B 3B b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 0: unicast 1: multicast 0: globally unique (OUI enforced) 1: locally administered (currently not used)
  • 10. • one-to-one 통신 • Unicast Ethernet Frame을 수신한 노드는 Destination MAC 주소를 자 신의 MAC과 비교하여 같으면 해당 프레임 수신, 다르면 폐기함 (LAN 카드/NIC에서 수행) • one-to-all 통신 • 동일 L2 네트워크(LAN)에 연결된 모든 노드가 Broadcast Ethernet Frame을 수신함 (대표적인 예: ARP request) • one-to-many 통신 • 해당 multicast MAC 주소(group)에 관심있는 노드들만 Multicast Ethernet Frame을 수신함 Ethernet Frame Format: MAC Address (cont) 10 L2 Switch MAC=X1 MAC=X2 MAC=X3 MAC=X4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 DA = X2 SA = X1 TYPE PAYLOAD L2 Switch MAC=X1 MAC=X2 MAC=X3 MAC=X4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 DA = FF:FF:FF:FF:FF:FF SA = X1 TYPE PAYLOAD L2 Switch MAC=X1 MAC=X2 MAC=X3 MAC=X4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 DA = 01:00:5E:01:01:01 SA = X1 TYPE PAYLOAD Unicast Broadcast Multicast
  • 11. • Type/Length 필드의 값이 1536 보다 크면 Ethernet II Frame이며 이 경우 Type은 이더넷 프레임에 실리는 상 위 패킷 종류를 정의 • Type/Length 필드의 값이 1536 보다 작거나 같으면 IEEE 802.3 Frame이며 이 경우 Length는 뒤에 따라오는 Data 필드의 길이를 정의 Ethernet Frame Format: Type/Length 11 LLC (3B) DA (6B) SA (6B) Type (2B) Data/Payload (46B ~ 1500B) FCS (4B) Ethernet II (DIX2.0) Frame (RFC 894) IEEE 802.3 Frame DA (6B) SA (6B) Length (2B) DSAP (1B) SSAP (1B) CTRL (1B) Data/Payload (43B ~ 1497B) FCS (4B) LLC: Logical Link Control DSAP: Destination Service Access Point SSAP: Source Service Access Point CTRL: Control
  • 12. Ethernet Frame Format: Type/Length (cont) 12 RARP 0x8035 ARP 0x0806 IPX 0x8138 IPv4 0x0800 0x8100 VLAN Tag IPv6 0x86DD ICMP 1 IGMP 2 TCP 6 UDP 17 RSVP 46 RTP 5004 SNMP 161, 162 IPv4 0x06 IPX 0xE0 IS-IS 0xFE 0xAA IEEE SNAP Type NetBIOS 0x8191 Protocol ID DPTCP FTP 20, 21 HTTP 80 TELNET 23 DPUDP DSAP Type/Length > 1535 Y N Ethernet II IEEE 802.3 OSPF 89 RTCP 5005 RTSP 554 SIP 5060
  • 13. Packet Example (captured by Wireshark) 13
  • 14. © Samsung Electronics. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary. 3. L2 Switching Workflow 14
  • 15. Hub/Repeater vs. Switch 15 Shared Hub MAC=X1 MAC=X2 MAC=X3 MAC=X4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Destination MAC이 내 MAC이면 frame을 받는다. Destination MAC이 내 MAC이 아니면 frame을 받지 않는다. 하나의 포트에 들어오는 Ethernet Frame은 나머지 모든 포트로 동시에 출력된다. DA=X2 SA=X1 TYPE PAYLOAD Shared Hub MAC=X1 MAC=X2 MAC=X3 MAC=X4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 DA=X1 SA=X2 TYPE PAYLOAD Collision Collision! 둘 이상의 포트에서 동시에 전송 될 수 없다. Repeater에 연결된 단말이 많아 질 수록 Collision이 발생할 가능성이 점점 높아짐 DA=X2 SA=X1 TYPE PAYLOAD • Full duplex 지원 • Collision이 존재하지 않음 • 송수신(Tx & Rx)을 동시에 할 수 있음 1 2 3 4 5 6 7 8 MAC=A MAC=B B A Data SADA A B Data SADA Ethernet Switch B A Data A B Data
  • 16. Ethernet Switching: MAC Learning & Frame Forwarding 16 Aging 289s 290s 300s Aging 299s 300s - 1 2 3 5 6 7 8 MAC=A MAC=C B A Data SADA Ethernet Switch MAC=B 4 B A DataB A Data MAC Address A Port 1 - - - - MAC Address Table 3 1 2 3 5 6 7 8 MAC=A MAC=C Ethernet Switch MAC=B 4 MAC Address - Port - - - - - MAC Address Table 1 2 3 5 6 7 8 MAC=A MAC=C Ethernet Switch MAC=B 4 B A Data MAC Address A Port 1 B 4 - - MAC Address Table 5 A B Data SADA4 1 2 3 5 6 7 8 MAC=A MAC=C Ethernet Switch MAC=B 4 B C Data MAC Address A Port 1 B 4 C 8 MAC Address Table 8 B C Data SADA7 Learning 2 Learning 6 1 3 Forwarding 6 Learning 9 Forwarding 9 PC1 PC2 PC3 PC1 PC2 PC3 PC1 PC2 PC3PC1 PC2 PC3 Flooding Aging - - - Aging 300s - - t = 0s t = 1s t = 10s
  • 17. Ethernet Switching: MAC Learning & Frame Forwarding (cont) 17
  • 18. • Aging Time 동안 SA (Source MAC) 이더넷 프레임이 수신되지 않으면 삭제함 • 만약 Aging Time 안에 SA 이더넷 프레임이 수신되면 MAC Address Table에 aging 값을 refresh함 Ethernet Switching: MAC Aging 18 Aging Time 설정 예제 (다산 L2 스위치: V27xxGB) MAC aging-time 300s SA = A 300s 0s t SA = B SA = C MAC Address Table A MAC Address Table A, B SA = A SA = A Aging-out for MAC=B SA = C MAC Address Table A, C ! SA = C SA = C MAC Address Table A, B, C
  • 19. • 포트별 MAC 필터링 정책 설정 • 포트별/VLAN별 특정 MAC 주소 허용/차단 설정 • 예1 • 예2 Ethernet Switch Add-on Features 19 SWITCH(bridge)# mac-filter default-policy deny 1 (1번 포트의 모든 MAC 차단) SWITCH(bridge)# mac-filter add 00:01:02:03:04:05 permit 10 1 (1번 포트/VLAN 10에 00:01:02:03:04:05만 허용) SWITCH(bridge)# mac-filter default-policy permit 1 (1번 포트의 모든 MAC 허용) SWITCH(bridge)# mac-filter add 00:01:02:03:04:05 deny 10 1 (1번 포트/VLAN 10에 00:01:02:03:04:05만 차단)
  • 20. Ethernet Switch Add-on Features (cont) 20 L2 SW L2 SW Router Router Router L2 SW L2 SW Router Router Router Link Down
  • 21. Ethernet Switch Add-on Features (cont) 21
  • 22. • 서로 정보를 공유해야 하는 사무실 LAN 환경에서는 PC간 통신이 가능하도록 NetBIOS를 사용하지만, 통신사 업자가 아파트나 특정 지역에 LAN 서비스(Metro Ethernet Service)로 인터넷 통신 서비스를 제공하는 경우 이 용자들의 정보가 보호되어야 하므로 NetBIOS 필터링 기능이 필요함 Ethernet Switch Add-on Features (cont) 22 NetBIOS
  • 23. © Samsung Electronics. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary. 4. VLAN (Virtual LAN) 23
  • 24. VLAN Concept 24 하나의 LAN segment에 연결된 단말의 개수가 많아질수 록 망 성능의 저하 현상 발생 (Broadcast traffic의 증가)  1000대의 단말이 1초 동안 하나의 Broadcast packet을 발생시켰다면, 각 단말은 1초 동안 999개의 Broadcast traffic을 수신함 Broadcast traffic은 각 VLAN 내에서만 전파되므로, 망 전체의 대역폭이 그만큼 절약되어 더 효율적으로 사용 • L2 스위치 내의 여러 포트들을 복수개의 logical LAN segment로 나누어 Grouping 시킴 • 각각의 VLAN은 별개의 Broadcast domain (표준적으로 최대 4094개의 VLAN 생성 가능) • 왜 필요한가? • 단일 Broadcast domain에 연결된 단말이 증가할수록 망의 대역폭이 낭비됨 (Broadcast Traffic의 증가) • 단말(또는 단말들의 그룹) 간에 보안을 보장할 방안이 요구됨 • VLAN 간 통신을 위해서는 스위치 상단에 라우터(L3 스위치) 연결 필요 • 표준: IEEE 802.1Q 1 3 42 5 7 86 L2 Switch ... ... 1 3 42 5 7 86 1 3 42 7 865 ... ... 1 3 42 5 7 86 1 3 42 7 865 L2 Switch L2 Switch L2 Switch L2 Switch Broadcast Domain Broadcast Domain Broadcast Domain Broadcast Domain VLAN 10 VLAN 30VLAN 20 VLAN 20 1 3 42 5 7 86 L2 Switch VLAN 10 VLAN 30VLAN 20 (Broadcast traffic: ARP Request, NetBIOS, Unknown Unicast, Unknown Multicast, …)
  • 25. • 이더넷 스위치의 물리적 포트에 따라 VLAN 소속을 결정 • 포트(Port)별로 할당되는 VLAN ID를 PVID(Port VLAN ID)라 부르며, VLAN ID가 존재하지 않는 이더넷 프레임 (Untagged Frarme)은 수신 포트에 설정된 PVID 값을 따름 • 가장 많이 사용되는 방식 (앞 슬라이드의 그림도 Port-based VLAN임) • 이더넷 프레임의 Type 값에 따라 VLAN 소속을 결정 • 이더넷 프레임의 SA(Source MAC Address) 값에 따라 VLAN 소속을 결정 VLAN Assignment Port-based VLAN 설정 예제 (다산 L2 스위치: V27xxGB) Protocol-based VLAN 설정 예제 (다산 L2 스위치: V27xxGB) MAC-based VLAN 설정 예제 (다산 L2 스위치: V27xxGB)
  • 26. Ethernet Switching in Port-based VLAN 26 Aging 289s 290s 300s Aging 299s 300s - 1 2 3 5 6 7 8 MAC=A MAC=C B A Data SADA Ethernet Switch MAC=B 4 B A Data MAC Address A Port 1 - - - - MAC Address Table 1 2 3 5 6 7 8 MAC=A MAC=C Ethernet Switch MAC=B 4 MAC Address - Port - - - - - MAC Address Table 1 2 3 5 6 7 8 MAC=A MAC=C Ethernet Switch MAC=B 4 B A Data MAC Address A Port 1 B 4 - - MAC Address Table A B Data SADA 1 2 3 5 6 7 8 MAC=A MAC=C Ethernet Switch MAC=B 4 MAC Address A Port 1 B 4 C 8 MAC Address Table B C Data SADA Frame is NOT forwarding to the different VLAN PC1 PC2 PC3 PC1 PC2 PC3 PC1 PC2 PC3PC1 PC2 PC3 Aging - - - Aging 300s - - VLAN - - - PVID = 10 Port 1 2 3 4 PVID = 20 Port 5 6 7 8 VLAN = 10 VLAN 20 VLAN 10 - - VLAN 10 10 - Flooding in VLAN 10 (Not flooding to VLAN 20) VLAN 10 10 20 VID = 10 Member Port VID = 20 Member Port PVID config VLAM membership config 1 2 3 4 5 6 7 8
  • 27. • PCP (Priority Code Point)3b: 802.1p 우선 순위 (0 ~ 7). L2 스위치에서 이더넷 프레임 별 QoS 차등 처리를 위 해 사용. 7이 우선 순위가 가장 높음 • DEI (Drop Eligible Indicator)1b: L2 스위치에서 트래픽 혼잡 발생시 해당 필드가 1인 프레임이 먼저 폐기됨 • VID (VLAN Identifier)12b: 해당 이더넷 프레임이 어떤 VLAN에 속하는지를 정의함. 최대 4094개의 VLAN 정의 가능 (0x000과 0xFFF는 reserved임). VID = 0x000인 프레임은 어떤 VLAN에도 속하지 않고 PCP/DEI 값에 따른 프레임 우선 순위만이 정의됨  Priority-Tagged Frame이라 부름 802.1Q/VLAN Tagged Ethernet Frame Format 27 64B ~ 1522B DEI (1b) VID (12b) PCP (3b) TPID=0x8100 (2B) DA (6B) SA (6B) Type/Length (2B) Data/Payload (46B ~ 1500B) FCS (4B) 64B ~ 1518B DA (6B) SA (6B) Type/Length (2B) Data/Payload (46B ~ 1500B) FCS (4B) Untagged Ethernet II Frame VLAN Tagged Ethernet II Frame 4B Priority-Tagged Ethernet II Frame 64B ~ 1522B DEI (1b) VID=0 (12b) PCP (3b) TPID=0x8100 (2B) DA (6B) SA (6B) Type/Length (2B) Data/Payload (46B ~ 1500B) FCS (4B) 4B
  • 28. Inter-Switch Connection 28 3 1 6 5 2 3 7 1 6 A 5 8 4 4 8 C 2 B 7 D DA=C SA=A TYPE PAYLOAD DA=D SA=B TYPE PAYLOAD DA=C SA=A TYPE PAYLOAD DA=D SA=B TYPE PAYLOAD DA=D SA=B TYPE PAYLOAD DA=C SA=A TYPE PAYLOADVID=10 DA=C SA=A TYPE PAYLOAD 3 1 6 5 Access Port 2 3 7 1 6 A 5 8 4 4 8 C 2 B 7 D DA=C SA=A TYPE PAYLOAD DA=D SA=B TYPE PAYLOAD DA=C SA=A TYPE PAYLOAD DA=D SA=B TYPE PAYLOADDA=C SA=B TYPE PAYLOADVID=20 Trunk (802.1Q Tagged) Port VLAN 10 VLAN 20 VLAN 10 VLAN 20 VLAN 10 VLAN 20 VLAN 10 VLAN 20 PVID = 10 Port 1 2 3 4 PVID = 20 Port 5 6 7 8 VID = 10 Member Port VID = 20 Member Port PVID config VLAM membership config 1 2 3 4 5 6 7 8 PVID = 10 Port 1 2 3 PVID = 20 Port 5 6 7 8 VID = 10 Member Port VID = 20 Member Port PVID config VLAM membership config 1 2 3 4 5 6 7 84
  • 29. 802.1Q Trunking 29 Port별 VLAN 설정 예제 (다산 L2 스위치: V27xxGB) DA=C SA=A TYPE PAYLOADVID=10 3 1 6 5 Access Port 2 3 7 1 6 A 5 8 4 4 8 C 2 B 7 D DA=C SA=A TYPE PAYLOAD DA=D SA=B TYPE PAYLOAD DA=C SA=A TYPE PAYLOAD DA=D SA=B TYPE PAYLOADDA=C SA=B TYPE PAYLOADVID=20 Trunk (802.1Q Tagged) Port VLAN 10 VLAN 20 VLAN 10 VLAN 20 PVID = 10 Port 1 2 3 PVID = 20 Port 5 6 7 8 VID = 10 Member Port VID = 20 Member Port PVID config VLAM membership config 1 2 3 4 5 6 7 84 SWITCH(bridge)# vlan pvid 1-3 10 (포트 1~3에 대해 PVID 10 할당) SWITCH(bridge)# vlan pvid 5-8 20 (포트 5~8에 대해 PVID 20 할당) SWITCH(bridge)# vlan add 10 1-3 untagged (포트 1~3에 대해 VLAN 10에 속하고, untagged 포트 즉, access port로 지정) SWITCH(bridge)# vlan add 20 5-8 untagged (포트 5~8에 대해 VLAN 20에 속하고, untagged 포트 즉, access port로 지정) SWITCH(bridge)# vlan add 10 4 tagged (포트 4에 대해 VLAN 10에 속하고, tagged 포트 즉, trunk (802.1Q tagged) port로 지정) SWITCH(bridge)# vlan add 20 4 tagged (포트 4에 대해 VLAN 20에 속하고, tagged 포트 즉, trunk (802.1Q tagged) port로 지정)
  • 30. • Dynamic MAC Address: 스위치에서 이더넷 프레임 수신과 동시에 MAC Address Table에 SA(Source MAC Address)가 등록되고, Aging Time동안 동일 SA 주소를 가진 프레임이 수신되지 않으면 삭제되는 주소 • Static MAC Address: 장비 운영자가 CLI를 통해 MAC 주소를 등록하며 장비가 Aging Time에 영향을 받지 않 음. 또한 장비 리부팅 후에도 해당 정보 유지 • Static MAC 주소 추가 명령어 • Static MAC 주소 삭제 명령어 • MAC Address Table에 등록된 주소 (Static & Dynamic) 초기화 명령어 Ethernet Switch Add-on Features 30
  • 31. © Samsung Electronics. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary. 5. Link Aggregation 31
  • 32. • Link Aggregation할 두 장비(스위치)를 CLI를 이용하여 수동으로 설정함 • 두 장비에 LACP (Link Aggregation Control Protocol) 기능을 활성화 하여 (별도 설정 불필요), 프로토콜에 의 해 두 장비의 포트가 Link Aggregation됨 Link Aggregation 32 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 Port Group 3 4 5 6 3 4 5 6 1+2 1+2 하나의 논리적 포트: 2Gbps
  • 33. • 스위치 간의 연결, 또는 대용량 서버와 스위치 간의 연결의 경우 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps 사이의 중간 용량 구현이 가능 • 예) 4포트 → 400Mbps/4Gpbs/40Gbps, 8포트 → 800Mbps/8Gbps/80Gbps, … • Aggregation된 링크 중 어느 하나가 단절되더라도, 나머지 Link(들)를 통해 이더넷 프레임은 손실 없이 서비스 지속 가능 • 예) 100Mbps 포트와 1Gbps 포트를 Link Aggregation 할 수 없음 Advantage 33 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 2Gbps 1번 링크 단절 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1Gbps
  • 34. • 가능한 한 모든 링크에 골고루 트래픽이 분산되어야 함 • 상위 프로토콜의 특성에 따라 동일 Flow에 속하는 패킷들의 순서가 지켜지지 않으면 문제가 발생할 수 있으므 로 동일 Flow에 속하는 패킷들은 항상 같은 physical port로 전달 • Source MAC or/and Destination MAC 주소에 대해 hash 함수를 적용 • 또는 MAC 주소 이외에 IP header(IP address), TCP/UDP header(Port #)의 필드를 hash 함수에 적용하는 스위 치도 있음 Load Balancing 34 f(x) = MAC 주소를 2로 나눈 나머지 f(x) = 0이면, 1번 포트로 출력 f(x) = 1이면, 2번 포트로 출력 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 DMAC=00:01:02:03:04:05
  • 35. (다산 L2 스위치: V27xxGB) 장비 설정 예제 35
  • 36. © Samsung Electronics. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary. 6. Port Configuration 36
  • 37. • 케이블이 연결되어 물리적으로 활성화 상태인 포트를 논리적으로 비활성화 상태 또는 다시 활성화 상태로 설 정 가능 Port Enable/Disable 37
  • 38. • 스위치의 Auto Nego를 활성화(on)으로 하면 스위치와 연결된 상대 장비의 전송속도와 Duplex모드에 맞추어 동작함 • Half-duplex 모드에서는 단방향 통신만 가능, Full-duplex 모드에서는 패킷을 동시에 주고 받는 쌍방향 통신 가 능 Auto Nego, Port Speed and Duplex 38
  • 39. • 스위치의 수신버퍼(메모리)에 여유공간이 없으면 송신포트에게 일정 시간 이더넷 프레임 전송을 중단하라는 ‘중지’ 메시지를 보냄 Flow Control 39
  • 40. © Samsung Electronics. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary. 7. STP Concept 40
  • 41. STP (Spanning Tree Protocol) 41 Broadcast traffic(예: ARP request, Unknown MAC)이 발생하면  L2 네트워크 내에서 무한히 맴돌게 된다. wire-speed로 !!!!  이로 인해 루프가 발생된 네트워크 에 연결된 모든 단말은 통신 두절 상태 발생 L2 SWPC L2 SW L2 SW PC PC Forwarding State BPDU BPDU BPDU Forwarding State Blocking State L2 SWPC L2 SW L2 SW PC PC BPDU BPDU Forwarding State Forwarding State 1 L2 SWPC L2 SW L2 SW PC PC 2 2 3 3 3 3 L2 SWPC L2 SW L2 SW PC PC 5 5 4 4 5 4 4 5
  • 42. • Spanning Tree Protocol은 스위치 패킷의 루프를 방지하기 위해 고안된 프로토콜임 • 기존 STP의 network convergence 시간(링크 장애로 인한 대체 경로 설정)을 획기적으로 단축함 (1초 이내) • VLAN별로 STP 처리 • RSTP 방식을 이용하는 MSTP가 PVSTP 대비 network convergence 시간이 짧음 STP (cont) 42
  • 43. • STP가 설정이 되어 있은 상황에서 스위치가 루프 발생 여부를 주기적으로 확인하기 위해 “루프 감지 패킷”을 전송함 • 루프 감지 기능 활성화 (시스템 전체 혹은 특정 포트별) • 루프 감지 패킷 관련 설정 Ethernet Switch Add-on Features 43
  • 44. © NMC Consulting Group. All Rights Reserved. Confidential and Proprietary. 44