시스코 네트워크 보안 - 3 : TCP/IP, 브리지와 스위치, 스위치 프레임 처리

TCP/IP

TCP/IP 계층 (4계층)

(상위) 애플리케이션 계층 (Telnet, FTP, HTTP)

        트랜스포트 계층 (TCP, UDP)  --> TCP는 OSI 계층에서도 트랜스포트 계층

        인터넷 계층 (IP) --> IP는 OSI 계층에서 네트워크 계층

(하위) 네트워크 액세스 계층 (Network Driver, Hardware 등)

 

NIC(Network Information Center) : 공인 인증 IP를 관리하는 기관.

NAT(Network Address Translation) : 내부에서는 공인되지 않은 IP주소를 사용하고 나갈 때만 공인 주소(유일한 주소) 사용.

PAT : 동일한 IP 주소를 가지고 여러 명이 인터넷에 접속하면서 포트 넘버만 바꿈.

 

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) : PC마다 하나하나 IP주소를 미리 지정해 놓지 않고 DHCP 서버가 그 네트워크에 필요한 IP 주소를 전부 가지고 있다가 IP주소를 요구하는 PC에는 그때그때 자동으로 분배해주는 방식. 다 쓰고 난 IP는 회수한다.

 

 

네트워크 장비

• 랜카드 : 유저의 데이터를 케이블에 실어서 허브나 스위치, 혹은 라우터 등으로 전달해주고 자신에게 온 데이터를 CPU에게 전달해준다.
• 허브 : 멀티포트 리피터(Multiport Repeater) 포트가 여러개 달린 데이터를 재전송 하는 장치. 이더넷 허브일 경우 CSMA/CD의 적용을 받아 콜리전이 발생할 수 있음 --> 같은 허브에 연결되어 있는 모든 PC들은 콜리전 도메인(Collision Domain)에 있다고 말한다. 

허브는 허브에 연결된 한 PC에서 발생하는 콜리전이 콜리전 도메인에 있는 다른 PC들에게도 영향을 주기 때문에 콜리전 도메인이 커지는 상황을 항상 조심해야 한다. => 허브의 한계, 이를 해결하기 위한 장비: 브리지, 스위치

 

• 브리지 : 허브로 만들어진 콜리전 도메인 사이를 반으로 나누고 중간에 다리를 놓는다. 중간에서 브리지 테이블을 보면서 통신이 다리 한쪽에서만 일어나면 다리를 못 건너가게 하고, 다리를 통과해야 가능하면 그때만 다리를 건너게 한다.
• 스위치 : 포트별로 콜리전 도메인을 나눈다. 스위치는 포트 수별로 파선이 만들어 지는 원리 (8포트 -> 8차선)

브리지, 스위치 둘 다 데이터 링크 레이어(Data Link Layer)이다.

 

브리지/스위치 기능

1. Learning 배운다.

 출발지의 MAC Address를 배운다. 자신의 포트에 연결된 'A'라는 PC가 통신을 위해 프레임을 내보내면 이 PC의 맥 어드레스를 읽어서 자신의 맥 어드레스 테이블(브리지 테이블)에 저장한다. 나중에 어떤 PC가 A에게 통신할 경우 브리지 테이블을 참고하여 다리를 건너게 할지, 아닐지 결정.

 

2. Flooding 모르면 들어온 포트를 제외한 다른 모든 포트로 뿌린다.

브리지 테이블에 없는 주소로 가는 프레임이 들어오면 포트로 뿌려준다. 브로드캐스트나 멀티캐스트의 경우에도 발생.

 

3. Forwarding 해당 포트로 건네준다.

목적지의 맥 어드레스를 알고 있는데 그 목적지가 다른 세그먼트에 존재하는 경우, 다리를 건너야 하는 경우에 포워딩 발생. Flooding과 달리 오직 해당 포트 쪽으로만 프레임을 뿌린다.

 

4. Filtering 다른 포트로는 못 건너가게 막는다.

브리지가 목적지의 맥 어드레스를 알고 있고, 출발지와 목적지가 같은 세그먼트에 있는 경우 브리지를 건너가지 않아도 통신이 일어나므로 다리를 막는 필터링 실시. -> 이 점이 허브와는 다르게 콜리전 도메인을 나눌 수 있는 이유.

 

5. Aging 나이를 먹는다.

브리지 테이블에서 맥 어드레스를 기억하는 시간은 디폴트로 5분(300초). 300초가 지나도록 더 이상 그 출발지 주소를 가진 프레임이 들어오지 않으면 브리지 테이블에서 삭제시킨다. 만약 Aging 타이머가 다 끝나기 전에 같은 출발지를 가진 프레임이 또 브리지로 들어오면 타이머를 리셋하고 처음부터 다시 카운트 한다. (Refresh 리플래시)

 

 

브리지와 스위치 차이점

1. 스위치는 처리 방식이 하드웨어, 브리지는 소프트웨어적 방식. 
2. 브리지는 포트들이 같은 속도를 지원, 스위치는 서로 다른 속도를 연결해줄 수 있는 기능 제공. (예: 스위치는 10메가 포트와 100메가 포트가 한 장비에 같이 있게 되는데, 이는 서로 다른 속도를 연결해주는 기능을 수행한다.)
3. 스위치는 브리지에 비해 제공하는 포트 수가 훨씬 많다.
4. 스위치는 Cut-Through 또는 Store-and-forwarding 방식을 사용하는 데 비해 브리지는 오로지 Store-and-forward방법만을 사용.

**스위치가 프레임을 처리하는 방식

- Store-and-forwading : 스위치나 브리지가 일단 들어오는 프레임을 전부 받아들인 후 처리를 시작하는 방식. 만약 이때 에러가 발견되면 이 프레임을 버리고 재전송을 요구하기 때문에 에러 복구 능력이 뛰어나다. => 회선에 에러가 자주 발생하거나 출발지와 목적지의 전송 매체가 다른 경우 자주 사용.

 

- Cut-through : 스위치가 들어오는 프레임의 목적지 주소만 본 후 바로 전송 처리를 시작하는 방식. Store-and-forwarding 처럼 프레임이 다 들어오기를 기다리지 않고 앞에 들어오는 목적지 주소만을 본 후 바로 목적지로 전송. => 빨리 처리하는 장점, 에러를 찾기 어렵다는 약점

 

- Fragment-free : Store-and-forwarding과 Cut-through의 장점을 결합한 방식. 전체 프레임이 다 들어올 때 까지 기다리지 않지만, 앞의 48비트만 보는 것이 아니라 처음 512비트를 보게된다. 따라서 에러 감지 능력이 Cut-through 보다는 우수하다.