5. 네트워크 장비개요

OSI 7 Layer에 해당되는 네트워크 장비에 대해서 알아봅니다.   1계층인 물리적계층에 해당되는 것들... 첫번째로... 케이블이 있겠습니다.   케이블은 장비만큼 중요하다 하겠습니다....   어떤 한 프로젝트 내 네트워크 장비를 선정하고, 예가를 산정할때...흔히 케이블에 대한 부분을 간과해서 나중에 케이블공사비를 추가하네...마네....케이블을 구매해야 되네..마네.. 이런 이야기가 종종 나옵니다.   네트워크 장비가 아무리 뛰어난 성능을 가지고 있더라도, 케이블이 부실하면 제 성능을 낼 수 없습니다.   예를 들어 A라는 네트워크 장비가 UTP 한포트당 1G의 성능을 내는데...케이블은 카테고리3로 깔았다면.. 결국 케이블 최대 속도인 10Mbps 성능밖에 안나는 겁니다. 또한, 케이블 최대성능은 거리에 영향을 받기 때문에 200M거리를 UTP로 포설했다면 그 또한 성능저하의 결과를 가져 옵니다.   여기까지 이야기 한게 뭔 말인지 잘 모르겠죠? 그래서 하나씩 설명을 해 보도록 하겠습니다.   일단 케이블의 종류에는 광케이블, UTP 케이블, 동축케이블 등 여러가지가 있습니다.   이중 흔히 볼 수 있는 것은 랜케이블이라고 부르는데....이게 바로 UTP케이블 입니다. 노트북이나 PC에 랜포트가 있죠? 거기에 꼽히는 케이블입니다...   UTP의 의미는 Unshielded Twisted-Pair 입니다... 방패막이가 없는 꼬인녀석들의 짝꿍 이란 의미죠... 이것보다 좀 비싼 케이블은...눈치빠른 사람은 알겠지만...Shielded Twisted-Pair (STP)가 있습니다. 방패로 뭔가 감싼 꼬인녀석들의 짝궁, 뭔가를 감쌌다는 이야기는 전자적인 영향을 줄이기 위해 절연체로 감싼 케이블입니다.   여하튼 UTP 케이블을 까 보면 두가닥씩 꼬인 짝꿍이 4쌍 나옵니다...   오렌지색과 하얀색이 섞인 오랜지색 케이블이 짝꿍 청색과 하얀색이 섞인 청색 케이블이 짝꿍 녹색과 하얀색이 섞인 녹색 케이블이 짝꿍 갈색과 하얀색이 섞인 갈색 케이블이 짝꿍   총 4쌍 8가닥이 보입니다.   이 케이블 색깔을 잘 조합하여 통신이 되게끔 구성합니다.. 색깔이 있다는 것은 송신과 수신을 구분해서 케이블을 만들어야 통신이 이루어진다는 의미겠죠?   잠깐만 더 언급하면, 총 8가닥 케이블을 1번부터 8번까지 나열한다고 했을 때... 오-청-녹-갈 (오!! 청눈깔...)이렇게 외우면 쉽겠죠?   사실 랜통신시에 필요한 가닥은 1,2번과 3,6번입니다.   1번 : 화이트 오렌지 2번 : 오렌지 3번 : 화이트 녹색 4번 : 청색 5번 : 화이트 청색 6번 : 녹색 7번 : 화이트 갈색 8번 : 갈색   잘 보시면 짝꿍이 해체된 색깔이 있어요.. 그게 바로 3번과 5번을 바꿨죠?   이렇게 케이블을 찝을때 양단을 똑같게 만들면 다이렉트 케이블이 되고, 한쪽은 위에 처럼 다른 한쪽은 1,2번과 3,6번을 바꾼형태로 구성하면 크로스 케이블이 됩니다. 100Mbps 속도 이후에는 모든 케이블선을 사용하는 것으로 알고 있어요....   같은 장비끼리 통신하려면 크로스 케이블을 쓰고, 나머지는 다이렉트 케이블을 사용하면 됩니다. 최근 나오는 장비들은 그런 구분없이 사용하면 되는 것도 있다고 들었는데..저는 안써봐서 잘 모르겠네요..   즉, PC와 PC, 스위치와 스위치 는 크로스케이블을 , 스위치와 PC는 다이렉트 케이블을 사용합니다.   이제 케이블을 제작해서 함 사용해 보세요...(그럴려면 케이블 툴기가 필요합니다.)   UTP는 이쯤하고요...   앞서 이야기 한 카테고리라는 것이 있었는데...이걸 좀 알아보겠습니다.   IEEE라는 국제표준화기구가 있습니다. (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 이 국제기구에는 표준화에 대한 업무를 보고 있는데요...그중 802그룹은 LAN표준화에 대한 업무를 보고 있습니다.. 여기에 Ethernet이나 토큰링에 대한 표준화가 명기되어 있으니, 참조하세요..   카테고리 1 : 전화망에 사용하는 용도로 만든 케이블...데이터 전송용으로는 맞지 않습니다... 카테고리 2 : 데이터 전송을 최대 4Mbps까지 사용할수 있는 케이블 ....안봐서 잘 모름 카테고리 3 : 10 Base T 네트워크 케이블 (현재는 잘 사용 안함...초창기에 많이 사용함) 카테고리 4 : 토큰링 네트워크에서 사용되는 케이블 .최대 16Mbps 데이터 전송능력 카테고리 5 : FastEthernet용 100Mbps까지 카테고리 6 : 1Gbps ~ 10Gbps 전송속도 (기존 카테고리5까지 사용하던 케이블 툴기와 다름)   현재는 카테고리5 및 카테고리6 케이블을 사용하고, 카테고리6 케이블은 기존 카테고리 5 케이블과는 약간 다름 (외형상으로는 비슷)   UTP던 광케이블이던지 자세히 살펴보면 케이블의 일정 간격마다 어떤 글씨가 써 있습니다.. 이걸 알아볼께요....   10 Base T : 앞 숫자는 10Mbps를 의미하고, Base는 Baseband를 의미합니다. Baseband는 디지털 방식이고, Broadband는 아날로그 방식입니다. T는 Twisted Pair 케이블로 최대거리 100M까지 입니다. (RJ 45잭 사용)   10Base 5는 10Mbps통신 지원, 최대 500미터까지....거리가 Twisted Pair보다 길어졌기 때문에...케이블이 두껍습니다. Thick케이블이라고 부르죠..(RJ45잭이 아니라 AUI 인터페이스 사용)   10Base 2는 10Mbps통신 지원, 최대 200미터까지...Thin케이블이라고 부르며 BNC 커넥터 사용   100 Base TX : category 5 UTP (100Mbps, 100미터, RJ45잭 사용)   100 Base FX : 100Mbps, 광케이블 사용, 거리는 2Km~10Km까지, SC타입   1000 Base SX : 이것은 기가비트, 1Gbps속도로 최대 270미터~ 550미터까지, SC타입   케이블은 이정도로만 정리하고 넘어가겠습니다.   1계층 물리계층에서 케이블만 이야기 했는데..좀 멀리나갔네요... 장비로는 허브나 리피터가 있습니다. 예전에 많이 썼는데...기술도 발전되고, 장비가격도 싸져서 지금은 왠만하면 스위치로 대체가 되었습니다.   스위치 장비는 2계층 데이터링크 계층 장비입니다..   리피터부터 언급하겠습니다..   앞서 케이블 중에서 최대거리 100M, 500M라고 이야기 했는데요...그럼 그 이상되는 거리에서는 해당 케이블 못써요? 라는 질문을 할 수 있겠네요? 쓸 수 있습니다....바로 리피터를 통해서...리피터는 신호를 증폭시켜 주는 역할을 합니다.   신호가 열심히 100M달려 갔는데...힘들어서 약해졌습니다..여기에 리피터를 달면 신호를 다시 증폭시켜 좀더 멀리 달려갈수 있게끔 합니다... 그러다가 허브가 나왔는데요... 리피터가 1:1 포트라고 한다면, 허브는 1:N이 됩니다. 이 중 N이 8개면 8포트짜리, 10개면 10포트 짜리...허브는 리피터 역할도 하면서...여러개의 포트로 신호를 전달하기도 합니다.   다만, 대역폭을 공유하기 때문에 허브 1포트에 연결된 PC가 모든 대역폭을 사용하면 나머지는 통신조차 하기 어렵지요.. 도로에 비유하면 일방 통행로에 여러 인입도로가 있습니다... 여러 인입도로 중 1개도로에 있는 차량들이 모두 일방 통행로를 점령하고 지나가면 나머지 인입도로에 있는 차량은 대기 해야 되겠죠? 그런 개념으로 생각하시고....   2계층인 스위치 장비에 대해서 알아봅니다. 스위치의 경우에는 허브와 모양새가 같게 생겼지만, 기능은 좀 더 업그레이드 되었습니다. 허브가 신호의 증폭 및 여러포트로 분기처리만 한다면, 스위치는 주소를 관리합니다... 2계층의 주소는 뭐죠? 맥어드레스.... 즉, 스위치는 맥어드레스 테이블을 관리하기 때문에....어느포트에 어느 단말기가 연결되어 있는지 알고 있습니다...만일 맥어드레스 테이블내에 등록된 단말기가 아니라고 하면....어디에 붙어 있는지 방송을 때립니다..이게 바로 브로드 캐스트입니다.   도로에 비유하면 허브처럼 일방통행로가 아니라, 8차선 도로에 8개의 진입로가 있다고 생각하시면 됩니다.   각각의 진입로가 한 차선씩 차지하고 통행하게 되면, 막히는 일 없이 통행이 가능하겠죠? 즉 허브처럼 한개의 진입로 차량들에 의해 전체 차량통행에 문제가 되지 않는 구조를 스위치는 갖고 있습니다.   하지만, 항상 스위치가 허브보다 좋다라고는 말할수 없습니다.. 그건 네트워크 환경이 어떻게 구성되어 있느냐에 따라 장비의 선택이 달라질수 있기 때문입니다. 허브로 가능한 네트워크 환경을 값비싼 스위치를 놓고 쓸 필요는 없으니까요...   스위치의 기능은 이외에도 여러가지가 있습니다. 나중에 상세하게 언급하도록 하겠습니다.   다음은 3계층 네트워크 계층 장비입니다. 대표적으로 라우터가 있습니다. LAN에서 WAN으로의 확대에 있어 필요한 장비라고 할수 있습니다.   라우터(router)는 말그대로 경로를 설정해 주는 장비입니다. LAN상에 있는 PC와 다른 LAN상의 PC끼리 통신하고자 할때, 또는 WAN상의 서버로 부터 서비스를 받고자 할때, 라우터를 연결합니다.   앞서 IP를 공부할 때, Gateway라는 것을 배웠습니다... 라우터와 LAN상을 연결하는 인터페이스가 곧 Gateway가 됩니다. 즉, 다른 네트워크로 찾아가기 위해서는 Gateway 인터페이스인 라우터를 통해 다른 네트워크로 넘어가게 됩니다.   물론 라우터 기능을 하는 L3스위치도 있습니다만, 여기서는 랜포트 말고 Serial 포트로 구성되는 WAN인터페이스를 가진 라우터에 대해서만 말씀드립니다.   WAN 인터페이스란 Channelized E1(랜포트)도 있고, V.35, 동축도 있습니다. E1급 이하는 주로 V.35인터페이스를 통해 DSU/CSU장비와 라우터간 연계가 됩니다..   즉, 전용회선을 통신사로 신청하게 되면 회선속도에 따라 모뎀(CSU/DSU)을 개통해 주고, 모뎀과 라우터간에는 V.35케이블 을 이용하여 연결 후 라우터상에 통신속도 및 프로토콜을 맞춰 IP를 세팅하고,  다른 네트워크에 있는 라우터장비와 연계를 합니다.   Serial 통신이라고 하는 것은 통신사 모뎀을 통해 회선연계를 하게 되면 데이터가 한줄로 쭉 늘어서서(Serial하게) 전송이 됩니다. 다른 통신방식으로는 병렬통신이 있는데요... PC내부 하드디스크 케이블을 생각하시면 될듯 합니다.  (여러가닥이 하나처럼 넙적하게 묶어있는 케이블)   여하튼 라우터는 다른 네트워크와 연결하기 위한 장비이고, Gateway 인터페이스를 가지고 있으며, 라우팅 테이블을 통해 경로를 찾아가게 됩니다. Source IP와 Destination IP를 통해..   경로를 설정하는 방법도 다양합니다. Static하게 하는 방법도 있고, 라우팅 프로토콜을 통해 Dynamic하게 구성하는 방법도 있습니다.. 이 부분은 차차 언급하도록 하죠..   다음 4계층 트랜스포트 계층장비로는 로드밸런서 장비가 있습니다. 서버로드밸런싱의 경우에는 L4장비를 쓰고 있습니다. 같은 기능을 하는 여러대의 서버의 가용성을 위해 L4를 두고 부하분산을 시켜 주는 장비 입니다.   3계층에 IP가 있다면, 4계층은 Port번호가 있습니다.   포트번호란 TCP나 UDP에서 어플리케이션이 상호통신을 위해 사용하는 번호로 ICANN이 지정한 통신포트를 Well-known Port라 하고, 범위는 0~1023, registered port라 해서 1024~49151번 범위로 회사용의 등록 포트, 그리고 개별용의 dynamic port로 49152~65535 까지의 포트번호가 있습니다.   예를 들어 Http의 경우 80포트를 사용합니다....Telnet의 경우 23번 포트, FTP의 경우 21번포트 등 잘 알려진 포트번호(well-known)도 있고, 어떤 특정서버의 서비스를 위해 오픈시켜야 하는 dynamic port 포트도 있습니다.   예를 들어 L4장비에 많은 서버가 붙어있다고 합시다. 이 중 80서비스를 하는 웹서버들만 로드밸런싱을 구성한다고 하면, 80포트를 달고 들어오는 트래픽에 대해 1번, 2번, 3번 웹서버로 설정된 알고리즘에 따라 부하분산을 시켜 줄수 있습니다.   네트워크 구성 디자인을 할때....가용성,효율성을 위해 장비를 이중화 시킵니다...이중화 장비 중 한장비만 쓰다가(active) 장애가 발생되면 다른장비로(Standby)로 넘어가는 형태를 사용합니다. Active-Standby 형태로 Active장비가 죽을때까지는 Standby장비는 대기하게 됩니다...똑같은 돈을 들여서 너무 아깝다고 생각이 됩니다...그럴때 L4를 상단/하단에 설치하게 됩니다. L4를 통해 로드밸런싱을 구성하게 되면 해당 장비를 Active-Active형태로 사용할 수 있습니다.   요즘은 장비가 좋아져서 L4없이도 장비끼리 세션을 공유한다던지...얼라이브 체크를 통해 Active-Active형태로 구성할 수 있습니다. L4장비가 상단/하단에 낌으로 인해 장애포인트가 많아지고, 네트워크 구성 단가도 높아지기 때문에 항상 비용대비 효율성 및 안정성 을 생각해서 네트워크 규모에 맞춰 구성 디자인을 해야 됩니다.   단, L2레이어에서 이중화 장비는 Spanning-Tree에 의해 항상 Active-Standby 형태로 밖에 동작하지 않음을 기억하세요...   대략 장비 개요에 대해서는 여기까지 하겠습니다. 다음에는 스위치와 라우터에 대해서 자세히 알아보도록 합시다.