브리지는 데이터 링크 계층에서 작동하며 두 개의 LAN 을 연결하고 MAC 주소로 프레임을 전달하는 것을 "기본 라우터" (라우터가 네트워크 계층에서 작동하고 IP 주소와 같은 네트워크 주소로 전달됨) 로 볼 수 있습니다.
원격 브리지는 전화선과 같이 일반적으로 느린 링크를 통해 두 개의 원격 LAN 을 연결합니다. 로컬 브리지에서는 성능이 더 중요하며, 원격 브리지에서는 장거리 운영이 더 중요합니다.
브리지와 라우터 비교
브리지는 전달 프레임의 상위 수준 프로토콜 정보를 인식하지 못하므로 IP, IPX 및 기타 프로토콜을 동일한 방식으로 동시에 처리할 수 있습니다. 또한 NetBEUI 와 같은 라우팅 프로토콜 없이 네트워크를 세그먼트화하는 기능도 제공합니다.
라우터는 네트워크 계층에서 데이터를 처리하기 때문에 토큰 링 및 이더넷 세그먼트와 같은 서로 다른 데이터 링크 계층을 상호 연결할 가능성이 더 큽니다. 브리지는 일반적으로 라우터보다 제어하기가 더 어렵습니다. IP 와 같은 프로토콜은 네트워크 관리자가 라우팅을 관리할 수 있도록 복잡한 라우팅 프로토콜을 갖추고 있습니다. IP 와 같은 프로토콜은 해당 주소가 해당 정보를 제공하는 경우에도 네트워크를 세그먼트화하는 방법에 대한 자세한 정보를 제공합니다. 브리지는 MAC 주소와 물리적 토폴로지에서만 작동합니다. 따라서 브리지는 일반적으로 작고 단순한 네트워크에 적합합니다.
둘째, 사용 이유
많은 조직에는 여러 개의 LAN 이 있으며 이들을 연결하고자 합니다. 한 조직이 여러 LAN 을 소유하고 있는 데에는 6 가지 이유가 있습니다.
첫째, 대학이나 회사의 많은 부서에는 주로 자신의 PC, 워크스테이션 및 서버를 연결하는 데 사용되는 자체 LAN 이 있습니다. 부서 (또는 부서) 의 작업 성격이 다르기 때문에 선택한 LAN 도 다르며, 이러한 부서 (또는 부서) 는 조만간 상호 작용이 필요하기 때문에 다리가 필요합니다.
둘째, 한 단위는 지리적으로 분산되어 멀리 떨어져 있다. 동축 케이블 네트워크를 곳곳에 설치하는 대신 각 곳에 LAN 을 구축하고 브리지와 적외선 링크로 연결하면 비용이 절감될 수 있습니다.
셋째, 논리적으로 단일 LAN 을 여러 LAN 으로 분할하여 로드를 조정해야 할 수 있습니다. 예를 들어, 여러 LAN 을 사용하고 브리지로 연결하면 각 LAN 에 워크스테이션 세트와 자체 파일 서버가 있으므로 대부분의 통신이 단일 LAN 으로 제한되어 백본 네트워크의 부담을 줄일 수 있습니다.
넷째, 경우에 따라 단일 LAN 은 부하에 문제가 없지만 가장 먼 기계 사이의 물리적 거리가 너무 멀리 떨어져 있습니다 (예: 802.3 에 명시된 2.5km 이상). 케이블 설치가 문제가 되지 않더라도 긴 왕복 지연으로 인해 네트워크가 제대로 작동하지 않습니다. 유일한 방법은 LAN 을 세그먼트화하고 세그먼트 사이에 브리지를 설치하는 것입니다. 다리를 사용하면 작업의 전체 물리적 거리를 늘릴 수 있습니다.
다섯째, 신뢰성 문제. 단일 LAN 에서 결함이 있는 노드는 불필요한 정보 흐름을 계속 출력하여 LAN 작동을 심각하게 손상시킬 수 있습니다. 브리지는 건물의 방화문처럼 LAN 의 핵심 부분에 설치할 수 있으며, 단일 노드의 장애로 인해 전체 시스템이 손상되는 것을 방지합니다.
여섯째, 다리는 안전에 도움이 된다. 대부분의 LAN 인터페이스에는 컴퓨터가 주소 지정 없이 전송된 프레임을 포함하여 모든 프레임을 수신하는 혼합 모드가 있습니다. 인터넷의 여러 곳에 다리를 놓고 전달할 필요가 없는 중요한 정보를 조심스럽게 가로막는다면, 네트워크를 격리시켜 정보가 도난되는 것을 막을 수 있습니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 네트워크명언)
셋째, 호환성 문제
어떤 사람들은 순진하게 한 802 LAN 에서 다른 802 LAN 으로의 브리징이 매우 간단하다고 생각할지도 모릅니다. 802.x 에서 802.y 까지의 9 가지 조합 중 각 조합에는 해결해야 할 고유한 문제가 있습니다. 이러한 특수한 문제를 토론하기 전에, 먼저 이 다리들이 직면한 보편적인 문제를 살펴보자.
첫째, 다양한 LAN 은 다른 프레임 형식을 사용합니다. 이러한 비호환성은 기술적 원인으로 인한 것이 아니라 세 가지 기준 (제록스, 유니버설, IBM) 을 지원하는 회사일 뿐, 모두 자신이 지원하는 기준을 바꾸려 하지 않는다. 따라서 LAN 간에 프레임을 복사할 때 형식을 재정렬해야 합니다. 이렇게 하면 CPU 시간이 걸리고 체크섬이 다시 계산되며 브리지 스토리지 오류로 인해 감지할 수 없는 오류가 발생할 수 있습니다.
두 번째 문제는 상호 연결된 LAN 이 동일한 데이터 전송 속도로 작동할 필요가 없다는 것입니다. 고속 LAN 이 느린 LAN 으로 일련의 연속 프레임을 전송할 때 브리지는 프레임보다 프레임 처리 속도가 느립니다. 브리지는 버퍼를 사용하여 처리할 수 없는 프레임을 저장해야 하며 메모리 소진을 경계해야 합니다. 10Mb/s 의 802.4 브리지에서 10Mb/s 까지의 802.3 브리지에도 이러한 문제가 있습니다. 802.3 대역폭의 일부가 충돌에 의해 소비되었기 때문입니다. 802.3 은 진짜가 아니다 10MB/s, 802.4 (거의) 는 진짜다 10Mb/s.
브리지의 병목 문제와 관련된 미묘하고 중요한 문제는 그 위에 있는 각 계층의 타이머 값입니다. 802.4 LAN 의 네트워크 계층이 긴 메시지 (프레임 시퀀스) 를 보내려고 한다고 가정합니다. 마지막 프레임을 보낸 후 타이머를 시작하고 확인을 기다립니다. 브리지를 통해 느린 802.5 네트워크로 메시지를 전송해야 하는 경우 타이머가 마지막 프레임이 느린 LAN 으로 전달되기 전에 소진될 수 있습니다. 네트워크 계층은 프레임이 손실되었다고 생각하고 전체 메시지를 다시 보낼 수 있습니다. 몇 번의 전송이 실패하면 네트워크 계층은 전송을 포기하고 전송 계층의 타겟 사이트가 다운되었음을 알립니다.
셋째, 모든 문제 중에서 가장 심각한 것은 세 가지 802LAN 의 최대 프레임 길이가 다르다는 것입니다. 802.3 의 경우 최대 프레임 길이는 구성 매개 변수에 따라 다르지만 표준 10M/bs 시스템의 경우 최대 페이로드는 1500 바이트입니다. 802.4 의 최대 프레임 길이는 8 19 1 바이트로 고정되어 있습니다. 802.5 사이트의 전송 시간이 토큰 보유 시간을 초과하지 않는 한 상한선은 없습니다. 토큰 시간이 기본적으로 10ms 이면 최대 프레임 길이는 5000 바이트입니다. 한 가지 분명한 문제가 있습니다. 긴 프레임을 받을 수 없는 LAN 으로 전달해야 할 때 어떤 일이 발생합니까? 이 레이어는 프레임을 작은 세그먼트로 나누는 것을 고려하지 않습니다. 모든 프로토콜은 프레임이 도착했거나 도착하지 않았으며 더 작은 셀을 프레임으로 재구성하는 규정이 없다고 가정합니다. 이것은 그러한 프로토콜이 설계 될 수 없다는 것을 의미하지는 않지만, 설계 될 수 있고 이미 존재하지만, 802 는이 기능을 제공하지 않습니다. 이 문제는 기본적으로 해결할 수 없으며, 너무 길어서 전달할 수 없는 프레임은 버려야 한다. 이것이 투명성의 정도입니다.
넷째, 두 종류의 다리
1, 투명 다리
첫 번째 802 다리는 투명교 또는 크로스트리 다리입니다. 이런 디자인을 지지하는 사람들의 주된 관심사는 완전 투명이다. 그들의 견해에 따르면, IEEE 표준교를 사온 후, 여러 개의 LAN 장치가 연결플러그를 다리에 꽂기만 하면 만사대길이다. 하드웨어 및 소프트웨어를 변경하거나 주소 스위치를 설정하거나 라우팅 테이블 또는 매개변수를 로드할 필요가 없습니다. 간단히 말해서, 아무것도 하지 않고, 케이블만 꽂으면 기존 LAN 의 작동은 브리지의 영향을 전혀 받지 않는다. 놀랍게도, 그들은 마침내 성공했다.
투명 브리지는 연결된 모든 LAN 전송의 모든 프레임을 수신하는 혼합 방식으로 작동합니다. 프레임이 도착하면 브리지는 프레임을 버릴 것인지 전달할 것인지 결정해야 합니다. 전달하려면 전송할 LAN 을 결정해야 합니다. 이를 위해서는 브리지의 큰 해시 테이블에서 대상 주소를 쿼리하여 결정해야 합니다. 이 테이블에는 가능한 각 대상 및 해당 대상이 속한 출력 회로 (LAN) 가 나열됩니다. 브리지를 삽입하기 시작하면 모든 해시 테이블이 비어 있습니다. 브리지는 대상 위치를 모르기 때문에 floodingalgorithm 을 사용합니다. 즉, 각 대상에 알 수 없는 수신 프레임은 브리지에 연결된 모든 LAN (해당 프레임을 전송하는 LAN 제외) 으로 출력됩니다. 시간이 지남에 따라 브리지는 각 목적지의 위치를 알 수 있습니다. 대상 위치를 알게 되면 대상 위치로 전송된 프레임은 해당 LAN 에만 배치되고 배포되지 않습니다.
투명 브리지가 사용하는 알고리즘은 역방향 학습입니다. 브리지는 연결된 모든 LAN 에서 전송되는 프레임을 볼 수 있도록 뒤섞인 방식으로 작동합니다. 소스 주소를 보면 어느 LAN 에서 어떤 시스템에 액세스할 수 있는지 알 수 있으므로 해시 테이블에 항목을 추가합니다.
컴퓨터와 브리지의 전원이 켜지거나, 전원이 꺼지거나, 마이그레이션되면 네트워크 토폴로지가 그에 따라 변경됩니다. 동적 토폴로지 문제를 처리하기 위해 해시 테이블 항목이 추가될 때마다 해당 항목에 프레임 도착 시간을 나타냅니다. 대상이 이미 표의 프레임에 도착할 때마다 항목이 현재 시간으로 업데이트됩니다. 이렇게 하면 테이블의 각 항목의 시간에서 기계의 마지막 프레임의 도착 시간을 알 수 있습니다. 브리지의 한 프로세스는 정기적으로 해시 테이블을 스캔하여 현재 시간보다 몇 분 빠른 모든 항목을 지웁니다. 따라서 LAN 에서 컴퓨터를 제거하고 다른 곳의 LAN 에 다시 연결하면 수동 개입 없이 몇 분 안에 정상 작동을 재개할 수 있습니다. 이 알고리즘은 또한 기계가 몇 분 동안 움직이지 않으면 직접 프레임을 보낼 때까지 전송된 프레임을 배포해야 한다는 것을 의미합니다.
프레임에 도달하는 라우팅 프로세스는 다음과 같이 전송되는 LAN (소스 LAN) 및 대상 LAN (대상 LAN) 에 따라 달라집니다.
1. 소스 LAN 과 대상 LAN 이 같으면 프레임이 삭제됩니다.
2. 소스 LAN 과 대상 LAN 이 다를 경우 프레임을 전달합니다.
3. 대상 LAN 을 알 수 없는 경우 전파합니다.
신뢰성을 높이기 위해 LAN 사이에 두 개 이상의 브리지가 병렬로 설치되었습니다. 그러나 이 구성을 사용하면 토폴로지에 루프가 생성되어 무한 루프가 발생할 수 있으므로 추가 문제가 발생할 수 있습니다. 해결책은 아래에서 논의 할 스패닝 트리 알고리즘입니다.
스패닝 트리
위에서 언급한 무한 루프 문제에 대한 해결책은 브리지가 서로 통신하고 각 LAN 에 도달하는 스패닝 트리로 실제 토폴로지를 덮어쓰는 것입니다. 스패닝 트리는 두 LAN 사이에 경로가 하나만 있는지 확인합니다. 브리지가 스패닝 트리에 동의하면 LAN 간의 모든 전송은 이 스패닝 트리를 따릅니다. 각 소스에서 각 대상까지 고유한 경로만 있기 때문에 더 많은 루프를 가질 수 없습니다.
스패닝 트리를 구성하려면 브리지를 스패닝 트리의 루트로 선택해야 합니다. 구현 방법은 각 브리지가 자체 일련 번호 (제조업체가 설정하고 전 세계적으로 고유함을 보장하는) 를 브로드캐스트하고, 일련 번호가 가장 작은 브리지를 루트로 선택하는 것입니다. 그런 다음 루트에서 각 브리지까지의 최단 경로를 기반으로 스패닝 트리를 구성합니다. 브리지나 LAN 에 장애가 발생하면 다시 계산합니다.
브리지는 BPDU(BridgeProtocolDataUnit) 를 통해 서로 통신합니다. 브리지가 자체 결정을 내리기 전에 각 브리지와 각 포트마다 다음과 같은 구성 데이터가 필요합니다.