[네트워크] 네트워크 구성 기기 - 물리 계층, 데이터링크 계층, 애플리케이션 계층

모든 네트워크 기기는 모든 OSI 7 Layer의 모든 계층의 프로토콜 정보를 처리할 수 없다. 네트워크 기기는 종류에 따라 처리할 수 있는 범위가 다르다. 

네트워크 기기의 처리 범위 / 이미지 출처: [도서] 그림으로 공부하는 TCP/IP 구조

 

 

OSI 7 Layer 물리 계층에서 동작하는 기기 - NIC, 리피터, 리피터 허브

물리 계층에서 동작하는 기기에는 NIC, 리피터, 리피터 허브 등이 있다. 물리 계층은 디지털 데이터를 물리적 전송 매체로 보내기 위한 변환/변조를 처리하는 계층이다. 물리 계층은 케이블이나 커넥터 형대, 핀 할당(핀 배열) 등 물리적인 사양에 대해 모두 정의되어 있다.

 

NIC

NIC(Network Interface Card)는 PC나 서버 등 컴퓨터를 네트워크에 연결하기 위해 필요한 하드웨어 이다. 

 

+) 위키에는 네트워크 인터페이스 컨트롤러(network interface controller, NIC) 라고 되어 있는데 이렇게도 부르나 보다.  

네트워크 카드(network card), 랜 카드(LAN card), 물리 네트워크 인터페이스(physical network interface)라고 하며, 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, 네트워크 카드, 이더넷 카드 등으로도 부른다고 한다.

모든 네트워크 단말은 애플리케이션과 운영체제가 처리한 패킷을 NIC를 이용해 LAN 케이블이나 전파로 보낸다.

이미지 출처: https://www.voltrium.com.sg/en/what-is-a-network-interface-card/

리피터 (repeater)

LAN 케이블에 흐르는 전기 신호는 전송 거리가 길수록 감쇠하며, 100m 쯤 되면 파형이 깨진다. 리피터는 신호를 받아 파형을 한 번 더 증폭해서 정돈한 뒤 다른 쪽으로 전송한다.

리피터 허브 (repeater hub)

리피터 허브는 전달받는 패킷(비트)의 복사본을 그대로 다른 모든 포트에 전송하는 기기이다.

 

OSI 7 Layer 데이터 링크 계층에서 동작하는 기기 - 브리지, L2 스위치

데이터링크 계층에서 동작하는 기기에는 브리지, L2 스위치 등이 있다. 데이터링크 계층(Datalink Layer) 은 물리 계층의 신뢰성을 확보하고, 같은 네트워크에 있는 단말과의 연결성을 확보한다.

브리지(bridge)

브리지는 포트와 포트 사이의 다리 역할을 담당한다. 단말에서 받아들인 MAC 어드레스를 MAC 주소 테이블로 관리하고, 전송 처리한다. 이 전송 처리를 브리징(bridging)이라 부른다.

L2 스위치

L2 스위치는 많은 포트를 가진 브리지이다. 스위칭 허브나 스위치라 부르기도 한다. L2 스위치의 기본 기능은 브리지와 같다. 단말에서 받아들인 프레임의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블로 관리하고, 전송 처리한다. 이 전송 처리를 L2 스위칭이라고 한다.

OSI 7 Layer 네트워크 계층에서 동작하는 기기 - 라우터, L3 스위치

데이터링크 계층에서 동작하는 기기에는 라우터, L3 스위치 등이 있다. 네트워크 계층(Network Layer)은 다른 네트워크에 있는 단말과의 연결성을 확보하고 네트워크와 네트워크를 연결하는 계층이다.

라우터

라우터는 단말로부터 받아들인 IP 패킷의 IP 주소를 보고, 자신이 속한 네트워크를 넘은 범위에 있는 단말로 전달하는 역할을 담당한다. 라우터는 IP 패킷을 패키지 릴레이해서, 목적지로 날려 보낸다.

라우터는 라우팅 테이블이라는 테이블에 기반해서 패킷을 전송할 대상지를 관리한다.

L3 스위치

L3 스위치는 라우터에 L2 스위치를 추가한 기기이다. L3 스위치는 MAC 주소 테이블과 라우팅 테이블을 조합한 정보를 패킷 전송 처리 전용 하드웨어에 기록하고, 그 정보를 기반으로 스위칭 또는 라우팅한다.

OSI 7 Layer 애플리케이션 계층에서 동작하는 기기 - L7 스위치

애플리케이션 계층은 사용자에게 애플리케이션을 제공하는 계층이다.

부하 분산 장치(L7 스위치)

이미지 출처 - https://jaehoney.tistory.com/73

L7 스위치는 말 그대로, 서버의 부하를 분산하는 기기이다. 실무 현장에서는 로드 밸런서(load balancer)라고도 불린다.

 

서버 한대로 처리할 수 있는 트래픽(통신 데이터)의 양은 제한이 있다. 부하 분산 장치는 클라이언트로부터 받아들인 패킷을 부하 분산 방식(load balancing)이라는 방법에 근거해, 뒤쪽에 있는 여러 서버들로 나눔으로써 시스템 전체적으로 처리 가능한 트래픽양을 확장한다.