OSI Layer 2에서 핵심은 Transparent Bridging과 RSTP 이다.
이번에는 Transparent Bridging에 대해 알아보고자 한다.
(RSTP는 추후에 알아본다.)
- Transparent Bridgind 이란?
- Transparent Bridging 절차
- 예시 (단일/다수 Switch에서)
- 예시 (MAC 테이블에 없는 Unicast Frame)
- MAC 주소와 IP 주소의 관계
1. Transparent Bridging 이란?
‘Transparent’는 투명하다라는 의미를 담고 있다. 우리가 일반적으로 투명한 물체를 인식하지 못하는 것과 같은 의미로 우리가 의식하지 못하도록 알아서 동작한다는 의미로 해석하면 된다.
Transparent Bridging에서는 이더넷 스위치가 프레임을 수신하고, 목적지로 송신하는 방식과 절차를 정의한다. 또한, 스위치가 수신한 이더넷 프레임을 참조하여 MAC 테이블을 관리하고, 목적지로 전송할 때 사용하는 프로토콜이 되겠다.
2. Transparent Bridging 절차
자 그럼, Transparent Bridging이 뭔지 알았으니 어떻게 동작하는지 보자.
3. 예시 (단일/다수 Switch)
단일 Switch에서 어떻게 Transparent Bridging이 동작하는지 알아보았다. 그러나 사실 다수 Switch가 연결된다고 해서 동작방식이 크게 바뀌지 않는다. 동일하다고 생각해도 무방하다. 복잡해보일뿐.
4. 예시 (MAC 테이블에 없는 Unicast Frame)
Switch의 Aging-Timer와 PC/Router 간 ARP 지속 시간이 달라 이런 상황이 발생한다.
예를 들어, PC1이 PC2로 PING 테스트를 한다고 가정하자.
① PC1에는 PC2에 대한 MAC이 있어 ARP 없이 바로 요청을 보낸다.
② 하지만 Switch에는 Aging-Timer가 만료되어 이미 PC2에 대한 MAC이 사라진지 오래다.
③ 그래서 Transparent Bridging 규칙에 의거하여 수신 포트를 제외한 나머지 포트로 Flooding 한다.
5. MAC 주소와 IP 주소의 관계
Ethernet 기준으로 IP 패킷을 특정 목적지로 보내기 위해 다음 홉에 있는 장비의 MAC을 알아야만 한다. 하지만 다음 홉 장비의 MAC을 모른다면, Destination MAC을 어떻게 해야할까? Broadcast, Multicast, Unicast 별로 알아보도록 하자.
Broadcast일 경우,
IP가 255.255.255.255이거나 각 네트워크의 Broadcast IP일 때, 모든 장비가 이 패킷을 수신하고 처리해야한다.
MAC은 FFFF.FFFF.FFFF로 매핑된다.
Multicast일 경우,
라우팅 정보 송신용 IP, 방송 중계 등과 같은 특정그룹으로 전송할 때 사용한다.
MAC은 0100.5Exx.xxxx로 매핑된다. 물론, 일부 프로토콜은 다른 MAC으로 매핑되는 경우도 있다. (CDP, STP 등)
Unicast일 경우,
동일 네트워크라면, ARP를 통해 MAC을 매핑한다.
외부 네트워크라면, Gateway나 Proxy를 사용하여 MAC을 매핑한다.
- (외부 네트워크) Gateway를 통한 MAC 매핑
Switch에 Default-Gateway가 설정되어있다면, 목적지 IP 대신 GW IP에 대해 ARP 프레임을 전송한다.
① SW1이 외부 200.200.200.1로 PING하려면, 네트워크가 다르기 때문에 GW로 전송해야한다.
② 그래서 GW의 MAC주소를 찾는 ARP를 요청한다.
③ ARP 요청 패킷을 수신한 R1은 본인의 MAC을 전송한다.
(이 때, 출발지 IP와 출발지 MAC은 모두 R1이다.)
- (외부 네트워크) Proxy를 통한 MAC 매핑
Switch에 Default-Gateway가 설정되지 않았을때, Switch는 어떻게 해야할까.
① Switch가 200.200.200.1로 PING을 하기 위해 GW로 전송해야하는데 모르는 상황이다.
② GW IP 대신 직접 목적지(200.200.200.1)의 MAC을 찾는 ARP 패킷을 전송한다.
③ ARP 패킷을 수신한 R1에서 ⑴ARP 패킷의 목적지 주소로 라우팅이 가능하고 ⑵Proxy ARP가 활성화 되어있다면, R1 본인의 MAC을 SW로 응답한다. (이 때, 출발지 IP는 200.200.200.1, 출발지 MAC은 R1의 MAC이다.)
만일, 위 두 가지가 충족되지 않다면, ARP 응답을 하지 않는다.