LAN Switching - Catalyst Switch

 

1. Address Learning

Switch나 Bridge는 각각의 Port에 붙어있는 Host MAC Address를 알 수 있다.

 이것은 해당 port로 들어온 Frame의 Sourc MAC Address를 보고 그 Frame을 만든 Host가 해당 Port에 연결되어 있을거라 생각하고 Source MAC Address를 해당 Port에 등록시킨다.

이러한 Port와 MAC Address 와의 Mapping Database를 MAC Address Table 혹은 Content-Addressable Memory(CAM) Table 이라고 한다.

 

2. Forward / Filter Decision

Switch나 Bridge가 Frame을 받게 되면 자신이 관리하는 MAC Address Table을 보고 하나의 Port로만 Forwarding 할 것인지 모든 Port로 Flooding 할 것인지 결정한다. Frame의 Destination MAC Address Table에 있으면 그 Port로만 Forwarding하고 없다면 받은 Port를 제외한 모든 Port로 Flooding 한다.

 

3. Loop Avoidance

Redundancy 를 위해 Switch간의 연결을 중복의 Path가 있도로 구성한다면 Bridge Loop 가 발생할 수 있다. 이러한 환경에서 Loop를 방지하는 Protocol 이 Spanning-Tree 이다.

 

 

< MAC Address Table >

- Switch나 Bridge는 장비와 연결되어 있는 Device의 위치를 추적하기 위해 MAC Address Table을 관리한다.

- 이러한 MAC Address Table의 크기는 Switch나 Bridge의 성능이나 Platform에 따라 다양하다.

예를 들어 1900 Switch 같은 경우 1024의 MAC Address를 관리할 수 있고 2950의 경우 8129 개의 MAC Address를 관리할 수 있다.

 

< Flooding >

- 처음으로 Switch나 Bridge가 Booting 될 경우 특별한 설정(Manual한 MAC Address등록)이 없는 한 MAC Address Table은 비어 있다. 이 때 Frame이 Switch나 Bridge에 들어오게 되면 Frame의 목적지 Device가 어떤 Port에 있는지 모르기 때문에 받는 Port를 제외한 모든 Port로 Forwarding하게 된다. 이것을 Flooding이라 한다.

 

 

 

 

1. MAC Address 0260.8c01.1111 를 가진 Host A 가 MAC Address 0260.8c01.3333 를 가진 Host C로

   Frame 보내고자 한다.

2. Switch가 이 Frame을 E1으로 받게 되면 Destination MAC Address 인 0260.8c11.3333 이

    MAC Address Table에 있는지 조사하게 된다.

3. 아직 해당 MAC Address가 없으므로 Switch는 Host C가 어디에 있는지 알 수 없다.

    따라서 받은 Port를 제외한 모든 다른 Port로 Flooding 하게 된다.

4. 이 때 Flooding 하면서 Frame의 Source MAC Address 0260.8c01.1111 가 E1에 있다고

    MAC Address Table에 등록하게 된다. 

 

 

5. 앞의 과정이 계속 반복하면서 MAC Address Table이 완성되게 된다.

6. 이번에는 0260.8c01.4444 의 MAC Address를 가진 Host D가 0260.8c01.2222 의 MAC Address

    를 가진 Host C 에게 Frame으 보내고자 한다.

7. 앞과 마찬가지고 Switch는 들어온 Frame의 Destination MAC Address를 보고 자신의

    MAC Address Table에 있는지 조사한다. 아직 존재하지 않기 때문에 받은 Port를 제외한 모든

    Port로 Flooding 한다. 이때 Frame의 Source MAC Address를 E4와 함께 MAC Address Table

    에 추가 하게 된다.

 

 

8. 현재 그림과 같이 MAC Address Table이 만들어 졌을 때 Host A에서 Host C로 Frame을

    보내고자 한다.

9. Switch가 들어온 Frame의 Destination MAC Address를 보고 MAC Address TAble를 참조하여

    E3에 있다는 것을 알 수 있다.

10. Source MAC Address에 대해서는 Refresh하게 된다.

 

 

 

 

 

- Broadcast / Multicast Frame은 Brodcast Domain 내에 있는 모든 Host에게 보내져아 하는 Frame

  일 수 있다.

- 따라서 Switch/Bridge는 일반적인 상황에서 받은 Port를 제외한 모든 Port로 Flooding 하게 된다.

- Switch는 통과하는 Frame의 Source MAC Address 를 보고 MAC Addres Table을 만든다.

- 그런데 Broadcast / Multicast Frame은 어떠한 Frame 의 Source MAC Address가 될 수 없기

   때문에  MAC Address Table에 등록될 수 없다.