스위칭 허브

스위칭 허브의 패킷 중계 동작

• 신호가 커넥터 부분에 도달하여 PHY(MAU) 회로에서 수신되는 부분까지는 리피터 허브와 같음

• PHY(MAU) 회로에서 케이블을 흐르는 신호의 형식부터 공통의 신호 형식으로 변환한 후 신호는 MAC 회로로 들어감

• 여기에서 디지털 데이터로 변환한 후 패킷의 맨 끝에 있는 FCS를 대조하여 오류의 유무를 검사하고, 문제가 없으면 버퍼 메모리에 저장(오류 있으면 폐기) — 이 부분은 LAN 어댑터와 거의 같음
• 각 스위칭 허브의 커넥터 안쪽에는 LAN 어댑터와 같은 회로가 있다고 생각하면 좋음

• LAN 어댑터와 다른 부분 — MAC 회로에 MAC 주소가 할당되어 있지 않음
• LAN 어댑터에는 MAC 주소가 할당되어 있어서 수신한 패킷의 MAC 주소가 자신에게 해당하지 않는 경우에는 패킷을 폐기함
• 반면 스위칭 허브의 포트는 수신처 MAC 주소 검사하지않고 모든 패킷을 수신하여 버퍼 메모리에 저장함

• 버퍼 메모리에 저장하면 다음에 수신처 MAC 주소와 일치하는 것이 MAC 주소표에 등록되어 있는지 조사함
• 확인 후 스위치 회로를 경유하여 패킷을 송신측의 포트로 보내어 송신함

MAC 주소 테이블 등록 및 갱신

• 갱신 동작은 두 종류
• 패킷을 수신했을 때 송신처 MAC 주소를 조사하고, 이것을 수신한 입력 포트 번호와 하나의 세트로 MAC 주소표에 등록하는 것
• 패킷 송신하면 해당 기기의 MAC 주소가 MAC 주소표에 등록됨

• MAC 주소표에 등록되어있는 내용은 일정시간이 경과하면 삭제함
• 자신의 책상에서 사용하고 있던 노트북 PC를 회의실로 가지고 들어가서 사용해버리면 스위칭 허브에서 접속되어 있던 노트북 PC가 없어진 것임

예외적인 동작

• 주소표에 등록되어 있는 송신 포트 = 패킷을 수신한 포트 ⇒ 통신 동작이 제대로 이루어지지 않을 수 있으므로 패킷을 중계하지 않고 폐기함
• 이는 스위칭 허브에 리피터 허브가 접속되어 있는 경우에 발생함

• MAC 주소표에 수신처 MAC 주소와 일치하는 주소가 등록되어 있지 않을 때, 수신 포트를 제외한 전체 포트에 패킷 송신함

전이중 모드

• 송신과 수신을 동시에 실행할 수 있는 성질도 리피터 허브에는 없는 스위칭 허브의 특징

• 리피터 허브를 사용하는 경우 여러 대의 컴퓨터가 동시에 송신 동작을 개시하면 리피터 허브의 내부에서 신호가 뒤섞여서 신호가 파괴됨 [ 충돌 ]

• 스위칭 허브를 사용하면 신호는 충돌하지 않지만, 이더넷에는 신호가 흐르고 있을 때 이것이 끝나기를 기다렸다가 송신 동작을 실행하는 특징이 있음
• 그래서 이더넷의 규칙을 개정하여 신호가 흐르고 있어도 상관하지 않고 송신해도 좋다는 동작 모드를 새로 추가함 ( 이 동작 모드로 동작할 때는 신호의 충돌을 검출하는 회로를 무효화함 ) ⇒ 전이중 모드
• 전이중 모드는 송신할 때 신호가 흐르고 있어도 이것이 끝나기를 기다릴 필요가 없으므로 그만큼 반이중 모드보다 빠르게 동작함

자동 조정(auto negotiation)

• 전이중 모드가 등장함에 따라 전이중 모드와 반이중 모드를 전환할 필요가 생김
• 한동안은 수동으로 동작 모드를 전환했지만 불편하므로 동작 모드를 자동으로 전환하는 기능이 나옴

• 이더넷은 데이터가 흐르고 있지 않을 때는 링크 펄스 라는 펄스형의 신호를 흘림
• 이를 통해 항상 무언가의 신호가 흐르게 되고, 이것을 통해 상대가 올바르게 작동하는지, 케이블이 단선되지 않았는지 등의 사항을 확인할 수 있음
• 특정 패턴으로 펄스 신호를 송신하여 자신의 상황을 상대에게 전함. 이 패턴에 의해 지원 가능한 모드와 전송 속도를 서로 통지 & 최적의 조합을 선택하여 각각 자기 자신을 설정함

복수의 중계 동작 동시에 실행함

• 스위칭 허브는 수신처 MAC 주소의 기기가 존재하는 포트 이외에는 송신 동작을 실행하지 않으므로 다른 포트는 빈 상태가 됨 → 비어있으므로 여기에 별도의 패킷을 흘릴 수 있으며, 이렇게 해서 동시에 여러 개의 패킷을 중계할 수 있음

• 리피터 허브는 들어온 신호를 모든 포트에다가 뿌리기 때문에 동시에 두 개 이상의 신호가 들어오면 패킷이 충돌하기에 복수의 신호를 동시에 흘릴 수 없음

• 기기전체에서 중계할 수 잇는 패킷의 수 : 스위칭 허브 > 리피터 허브