Day4 컬리젼도메인.브로드캐스트

Collision Domain(충돌 영역)

컬리젼도메인이란 네트워크가 수신 송신등이 동시 다발적으로 이루어 질때 포워딩이 아닌 방향성 없이 흘리다가 서로 데이터끼리 충돌하는 경우를 말한다. 이로 인하여 전기적 신호는 손실을 입게 되어 무결성이 파괴된다.

컬리젼 도메인 해결방법 :

-CSMA/CD(carry sense multiple access / collsion domain : Ethernet protocol이라는 랜 구간에서 경쟁적으로 순서를 정한다. -> 

-> 먼저 이를 이해 하기 위해서는 버스 토클로지에 대해 이해해야한다. 버스 토클로지는 서로 직렬되어 있는 피씨들의 연결되어 있다. 

이들은 신호를 보낼 때 신호는 방향성이 없게 움직이게 된다. (좌우 상관 없이 갈 수 있는 길들은 다 움직인다.)

아래와 같은 다중접속장치에서 사용 이때 충돌이 발생할때마다 각 장치들은 전기적 신호를 감지하게 되며 그 순간 같은 도메인에 존재하는 장치 들은 순간적으로 모든 PC들은 방향성이 없는 신호를 받으며 IP주소 혹은 MAC주소에서 자기가 해당 사항 없는 데이터라면 해당 데이터를 DROP하고 자신에 데이터라면 TCP 통신일 경우 응답하는(ACK)하는 구조이다.

그렇다면 예시를 들어보자 PC2가 만약 PC4에게 데이터를 보내려고한다. 이때 PC2가 보내는 신호는 방향성을 갖을 수 없기 때문에 좌 우 모두 움직여 PC1에게도 가고 PC3~5까지도 가게된다. 이때 PC4를 제외한 PC1,3,5는 패킷의 목적 주소를 보고 DROP하게 되고 PC4만 확인후 ACK를 REPLY하여 둘은 통신하게 된다. 하지만 Monopoly구조가 아니라면 PC 2,4말고도 PC1,3,5도 다른 PC들과 통신을 하고 있다. 이들은 Flooding 상태(아무데나 신호를 막보내는)이기 때문에 서로 신호 끼리 충돌이 일어날 수 있는데 이를 컬리젼(Collision)이라고 하며 컬리젼의 결과로 JAM신호가 발생한다. 이 JAM 신호 또한 플러딩 되어 모든 PC들은 충돌이 일어난 것을 알게 되고 통신을 멈춘다. 이때 멈추고 자신이 보낸 신호에 대한 Reply를 기다리게 되는데 Reply가 안온다면 자기 신호가 충돌 난것이라 생각하고 충돌난 피씨끼리는 서로 알고리즘을 계산해 다시 계산된 시간에 맞추어 재 전송을 하게 된다.

BUT! 잼신호 파악 범위에서 멀어지면 JAM신호의 갈 수 있는 위치는 짧기 때문에 충돌일어난 것을 모를 수 있다. 

대체적으로 컬리젼 도메인을 나누지 못하는 HUB에서 주로 이용한다 

장비	PC1	-------	PC2	-----------	PC3	-----------	PC4	---------	PC5
신호이동	<-->	<->	<-->	<-->	<-->	<-->	<-->	<-->	<-->

*Flooding : 플러딩이란 허브에서 주로 사용하는 통신 기술로 허브에서 방향성(포워딩)하여 데이터 통신을 할 수 없기 때문에 데이터가 온다면 모든 곳에 다 보내는 플러딩 작업을 하게 된다 하지만 이는 보안에 취약하기 때문에 스위치 사용을 더 권장한다.

-> 스위치를 만약 사용한다면

스위치는 2계층 장비로 컬리젼 도메인을 자기가 갖은 포트 별로 구분할 수 있다. 이는 스위치가 갖는 MAC TABLE로 갖는 결과인데 스위치 또한 MAC TABLE이 알아서 학습하는 것이 아니기 때문에 처음 데이터가 도착할 때는 브로드캐스팅을 통하여 모든 컬리젼 도메인에게 해당 목적지 PC가 어디 있는지 찾는다. 이후 REPLY을 통해 해당 PC를 찾는다면 일정 시간동안 PC의 맥주소를 MAC TABLE을 저장하여 이후 통신에는 MAC TABLE에 맞추어 포트를 연결하는 포워딩 작업을 걸친다. 신호는 방향성이 없지만 길은 한곳밖에 없기 때문에 서로 충돌 나는 영역에 대한 위험은 적어진다. 

 BUT 이 완벽해 보이는 스위치도 브로드 캐스팅 도메인을 나눌 수 없기 때문에 자기 자신과 연결된 모든 포트에 신호를 보낼 때는 일부 영역이 아닌 모든 곳을 다 보내야한다.

-> 라우터를 사용한다면

라우터는 브로드 캐스트를 나눌 수 있다. 또한 상위 계층 장비는 하위계층 장비의 특성(2계층인 스위치는 허브가 갖는 증폭의 기능을 3계층의 라우터는 허브가 갖는 증폭과 스위치가 갖는 컬리젼도메인을 나누는 능력을)을 갖는다. 거기에 브로드캐스트 도메인을 나눌 수 있다. 즉 라우터는 자기 자신에게 연결된 시리얼포트 랜포트 모두를 구별해 자신의 테이블에 직접 학습하고 저장하며 수동으로 이웃 장비들에 대한 포워딩을 설정하거나 자동으로 서로 이웃 장비 들끼리도 통신을 통해 학습하고 포워딩할 수 있다(필요한 곳에만 필터하고 보낼 수 있다)  -> 라우터가 짱짱이다.

이때 도메인의 기준은 각 장비의 인터페이스(포트)가 아닌 선(Line)이다.    Switch - Router    : 브로드캐스트1개  컬리젼도메인1개

           1.

                 PC

                  |

          PC- |허브|  -PC

                  |

                 PC

      컬리젼 도메인 한개

      브로드캐스트도메인 한개

           2. 

              PC

               |

      PC-|스위치|-PC

               | 

              PC

        컬리젼도메인 네개

        브로드캐스트도메인 1개

          3.

          PC

           |

  PC-|라우터|-PC

          |

         PC

      컬리젼도메인4개

      브로드캐스트도메인4개

4.응용

    

       |                 |             |

---|라우터|------|스위치|--- |허브|

      |                  |             |

컬리젼도메인 7개  (라우터3개 스위치3개 라우터-스위치:1개 허브 0개)

브로드캐스트도메인 4개 (라우터4개)