컴퓨터 사이의 통신 원리 (같은 네트워크간 / 다른 네트워크간)

 

1. 같은 Network 간의 통신일 경우  (A 컴퓨터 ↔ B 컴퓨터)

1. A 컴퓨터는 자신의 ip address 와 mac address 정보를 담아서 Switch 장비에게 B 컴퓨터의 IP를 알려주고 찾아 달라고 요청합니다.

 

2. 이 요청을 받은 Switch 장비는 해당 ip를 가진 컴퓨터가 자신의 Mac Address Table에 존재하는지 살펴봅니다. 

여기서 알 수 있듯이 Switch 장비가 하는 역할 중 한가지는 IP <-> MAC 변환입니다. 

 

이런 일을 빨리 하기 위해서 Switch 장비는 ip와 mac 주소를 연결해서 Switch 장비의 메모리에 저장해 두고 요청이 들어올 때마다 이것을 참조해서 즉시 연결해 줍니다. (이 주소들을 메모리에 저장해 두는 곳을 Switching Table이라고 합니다.)

 

그러나 최초 접속일 경우에는 switching table에는 해당 컴퓨터가 없을 것입니다.

이럴 경우에는 switch 장비는 자신에게 요청한 컴퓨터의 port 를 제외한 나머지 port에 접속되어 있는 모든 컴퓨터에게 B의 ip 주소를 첨부해서 해당 ip 주소를 사용중인 컴퓨터는 응답하라고 메시지를 보냅니다. 이를 Broad-cast라고 합니다.

 

A를 제외한 모든 컴퓨터들은 이 Broadcast 메시지를 받아서 자신을 찾는 메시지가 아니면 폐기를 하고 대상 컴퓨터인 B 컴퓨터는 자신의 MAC Address를 담아서 Switch 장비에게 답장을 보냅니다.

 

이렇게 해서 컴퓨터들의 IP Address와 MAC Address를 찾게 되는데 이를 학습(Learning) 한다고 표현합니다.

Switching Table은 Switch 장비의 메모리에 저장되므로 Switch를 재부팅하면 이 Switching Table의 정보는 초기화되어 학습을 다시 해야 합니다.

 

3. B 컴퓨터의 MAC Address를 찾은 Switch 장비는 A 컴퓨터와 B 컴퓨터 간의 전용 도로를 생성해서 통신이 가능하게 만들어 줍니다. 이를 Switching(스위칭) 이라고 합니다.

 

Switch와 Dummy Hub의 차이가 바로 이 Switching 기능이 되는가 입니다.

일반 dummy hub은 switching 기능이 되지 않기에 하나의 길을 여러 컴퓨터가 공유해서 사용하게 됩니다. 즉 도로 하나를 양쪽에서 사용해서 한 명이 사용하면 다른 사람은 기다렸다가 사용해야 한다는 뜻입니다. 그래서 속도가 많이 느린데 Switch는 통신 당사자들끼리 전용 도로를 생성해 주는 것으로 빠른 속도를 보장합니다. Switching Hub은 Dummy Hub에 이런 Switching 기능을 포함시킨 것입니다.

 

2. 다른 네트워크 간의 통신일 경우 (A 컴퓨터 ↔ F 컴퓨터)

1. A 컴퓨터는 자신의 IP Address와 MAC Address 정보를 담아서 Switch에게 F 컴퓨터의 IP를 알려주고 찾아 달라고 요청합니다.

 

2. 이 요청을 받은 Switch는 학습(Learning) 과정을 거친 후 자신이 담당하는 네트워크에 해당 컴퓨터가 없다는 것을 확인합니다.

그러면 외부로 나가기 위해 자신과 연결되어 있는 Gateway 장비에게 F 컴퓨터의 IP를 알려주고 외부 네트워크에서 해당 IP를 찾아 달라고 부탁을 합니다. 일반적으로 Gateway 역할을 하는 장비를 Router(라우터) 라고 합니다.

 

3. Switch로부터 요청을 받은 Router는 자신의 Routing Table을 참조해서 해당 Ip를 가진 Router를 찾습니다. 만약 그 IP를 가진 Router가 없을 경우 가장 근접한 Router를 찾아서 다시 부탁하게 됩니다.

이 과정에서 알 수 있듯이 router들끼리는 이웃 router가 어떤 ip들을 찾을 수 있는지 정보를 공유하게 되는 데 이때 사용하는 것이 Routing Protocol 입니다.

 

Router들 끼리는 서로의 정보를 수시로 공유하게 됩니다. 이 과정을 거쳐서 A Network의 Gateway Router가 B Network의 Gateway Router를 찾아가게 되는데 이것을 Routing(길찾기) 라고 합니다.  Routing 과정이 진행되면서 B Network의 Gateway Router에게 A가 요청한 F컴퓨터의 ip address가 전달되고 그 ip address를 받은 router는 B Network의 Switch에게 F 컴퓨터를 찾으라고 합니다. 

 

위 3번 과정에서 A Network의 Gateway와 B Network의 Gateway 사이에 수많은 Router 장비를 경유해서 길을 찾게 되는데 이를 Hop이라고 하고 많은 Hop을 거칠수록 당연히 속도가 늦어질 확률이 많게 됩니다.

 

 

★ 이것만은 기억합시다.

같은 네트워크에 있는 컴퓨터들끼리는 Gateway를 사용하지 않고 통신을 할 수 있지만 다른 네트워크를 찾아갈 경우에는 반드시 Gateway를 통해서 접속해야 한다는 것입니다.