네트워크 (2) - 네트워크 장비와 라우팅

스위치 (Switch)

스위치는 컴퓨터 네트워크에서 여러 개의 장치를 서로 연결하는 역할을 하는 네트워크 하드웨어이다.
스위치는 데이터 패킷을 받아 그 패킷이 전달될 목적지를 파악하고, 그에 따라 패킷을 적절한 포트로 전달하는 역할을 한다.
이는 MAC 주소를 통해 식별되며, 이로써 패킷은 네트워크 내의 특정 장치로만 전달되므로 효율성과 보안성을 높일 수 있다.
스위치는 주로 로컬 영역 네트워크 (Local Area Network, LAN) 내에서 사용되며, 중앙 집중식 통신 허브 역할을 한다.

랜카드 (NIC, Network Interface Card)

컴퓨터가 네트워크에 연결되기 위해 필요한 하드웨어 장치.
이는 컴퓨터와 네트워크 사이의 인터페이스를 제공하며, 이를 통해 컴퓨터는 네트워크에 데이터를 전송하고 받을 수 있다.
랜카드는 이더넷, Wi-Fi, 피버 채널 등 다양한 유형의 네트워크 기술을 지원할 수 있다.
각 랜카드는 고유한 MAC 주소를 가지며, 이는 네트워크 내에서 컴퓨터를 유일하게 식별하는데 사용된다.
랜카드는 PCI 또는 PCI Express 슬롯에 장착할 수 있는 내부 카드 형태로 제공되거나, USB 포트에 연결할 수 있는 외부 장치 형태로 제공될 수도 있다.
랜카드는 데이터 링크 계층(Data Link Layer)와 물리 계층(Physical Layer)의 기능을 수행한다. 데이터 링크 계층에서는 프레임의 생성 및 전송, 오류 검출 등을 담당하며, 물리 계층에서는 실제 데이터의 전기적, 기계적, 기능적 전송을 담당한다.

MAC 주소에 의한 데이터 전송 과정

패킷을 전송할 때, 랜카드는 수신지 MAC 주소와 송신지 MAC 주소를 담은 이더넷 헤더를 데이터에 추가한 이더넷 프레임을 만들어 네트워크로 보낸다.
- 통신은 보통 데이터를 주고받는 양방향으로 이루어지기 때문에 데이터를 전송할 때는 일반적으로 수신지 주소와 함께 송신지 주소를 알려준다.

라우터

라우터는 서로 다른 네트워크 간에 데이터 패킷을 전달하는 역할을 하는 네트워크 하드웨어이다.
라우터는 IP 주소를 사용하여 패킷이 전달될 목적지를 파악하고, 최적의 경로를 결정한 후 그 경로를 통해 패킷을 전달한다. 이 과정을 라우팅이라고 한다.
라우터는 인터넷과 같은 넓은 영역 네트워크 (Wide Area Network, WAN) 및 로컬 영역 네트워크 (LAN) 간의 통신을 가능하게 하며, 이를 통해 다양한 네트워크를 하나로 연결한다.
또한 라우터는 내부 네트워크를 인터넷의 나머지 부분으로부터 보호하는 방화벽 역할을 할 수도 있다.

노드와 링크로 구성된 네트워크

라우팅(Routing)

라우팅은 네트워크 내에서 데이터를 전송할 때 최적의 경로를 선택하는 과정이다

라우팅 테이블(Routing Table)

라우팅이 가능한 것은 모든 호스트와 라우터가 라우팅 테이블이라는 경로 정보를 갖고 있기 때문
라우팅 테이블은 라우터 내부에 저장되어 있으며, 데이터 패킷이 최종 목적지까지 어떤 경로를 거쳐 이동해야 하는지를 지시하는 정보를 포함하고 있다.
라우팅 테이블에는 각 라우터 포트를 통해 접근 가능한 네트워크, 해당 네트워크에 도달하기 위한 넥스트 홉(next hop)의 주소, 그리고 목적지까지의 경로 비용 등의 정보가 포함되어 있다.
라우팅 알고리즘에 따라, 이 테이블은 동적으로 변경될 수 있으며 이를 통해 네트워크의 변화나 트래픽 상태에 따라 최적의 경로를 선택하게 된다.
패킷이 라우터에 도달하면, 라우터는 라우팅 테이블을 참조하여 패킷의 목적지 IP 주소에 대한 최적의 라우팅 경로를 결정하고, 패킷을 해당 경로로 전송한다.

인터넷에서의 패킷 전송