충돌 도메인(Collision Domain)
충돌 도메인은 네트워크 상에서 두 개 이상의 장치가 동시에 데이터를 전송하려고 할 때 발생할 수 있는 충돌(collision)이 일어나는 범위를 의미한다. 충돌이 발생하면 데이터가 망가져서 장치들이 다시 데이터를 전송해야 하므로 네트워크 성능이 저하된다.
- 허브(Hub)와 같은 구형 네트워크 장비는 모든 포트가 하나의 콜리전 도메인에 속해 있다. 즉, 네트워크의 모든 장치가 동시에 데이터를 전송할 수 없으므로 충돌이 빈번하게 발생한다.
- 허브(Hub)는 네트워크 장치 중 가장 기본적인 장치로, 모든 포트가 하나의 콜리전 도메인에 속해 있다. 허브에 연결된 장치들은 공유된 전송 매체를 사용하기 때문에, 허브에 연결된 모든 장치가 동시에 데이터를 전송하려고 하면 충돌이 발생한다. 위의 이미지처럼, 3개의 장치가 허브에 연결되어 있다면, 이들은 모두 하나의 콜리전 도메인에 속해있다.
- 브릿지(Bridge)는 네트워크 세그먼트 간에 데이터를 중계해주는 장치다. 허브와 달리, 각 네트워크 세그먼트를 나누어 충돌을 줄여준다.
- 브릿지는 네트워크를 둘 이상의 콜리전 도메인으로 분리한다. 예를 들어, 브릿지에 두 개의 네트워크 세그먼트가 연결되어 있다면, 각 세그먼트는 별도의 콜리전 도메인을 가진다.
- 브릿지는 각 포트가 연결된 장치들의 MAC 주소를 기억하고, 특정 포트로만 데이터를 전달하기 때문에, 다른 세그먼트에서 발생하는 충돌에 영향을 받지 않는다.
스위치를 사용하는 경우
- 스위치의 각 포트는 독립적인 콜리전 도메인을 형성한다.
- 스위치 포트 간의 데이터 전송은 충돌 없이 동시에 발생할 수 있다.
- 스위치(Switch)는 브릿지와 비슷하지만 더 많은 포트를 제공하고, 각 포트마다 독립적인 콜리전 도메인을 형성한다. 예를 들어, 스위치에 4개의 장치가 연결되어 있다면, 각각의 장치는 독립적인 콜리전 도메인에 속하게 된다. 즉, 스위치에 연결된 장치들이 동시에 데이터를 전송해도 충돌이 발생하지 않는다.
- 스위치는 장치 간의 전이중 통신(Full Duplex Communication)을 지원하여, 데이터를 동시에 송수신할 수 있다. 이로 인해 충돌이 아예 발생하지 않도록 설계되어있다.
브로드캐스트 도메인(Broadcast Domain)
브로드캐스트 도메인은 브로드캐스트 패킷이 도달할 수 있는 네트워크 영역을 의미한다. 네트워크 상에서 브로드캐스트 메시지는 특정한 목적지를 가지지 않고 네트워크의 모든 장치로 전송되기 때문에, 브로드캐스트 도메인이 크면 클수록 네트워크 트래픽이 증가하고 성능 저하가 발생할 수 있다.
- 스위치(Switch)는 네트워크를 브로드캐스트 도메인 하나로 유지한다. 즉, 스위치에 연결된 장치 중 하나가 브로드캐스트 패킷을 보내면, 그 패킷은 스위치에 연결된 모든 장치로 전달된다.
스위치 두 대가 서로 연결되어 있을 때, 이 둘은 같은 브로드캐스트 도메인에 속한다. 즉, 브로드캐스트 패킷은 두 스위치를 모두 통과하여 스위치에 연결된 모든 장치로 전달된다.
- 예를 들어, 스위치 1에 3개의 장치가 연결되어 있고, 스위치 2에 2개의 장치가 연결되어 있다고 가정하면, 한 장치에서 브로드캐스트 패킷을 전송할 때 스위치 1과 2에 연결된 5개의 모든 장치로 브로드캐스트 패킷이 전달된다.
- 이는 스위치가 브로드캐스트 트래픽을 차단하지 않고, 같은 네트워크 세그먼트에 있는 모든 장치로 전달하기 때문이다.
- 스위치 두 대가 연결되어 있을 때 VLAN을 설정하지 않으면, 두 스위치에 연결된 모든 장치는 하나의 브로드캐스트 도메인에 속한다. 브로드캐스트 패킷은 두 스위치를 거쳐 모든 장치로 전파된다.
VLAN(Virtual Local Area Network)을 구성하지 않은 경우, 스위치 두 대가 연결되어 있으면, 이 두 스위치에 연결된 모든 장치는 하나의 큰 브로드캐스트 도메인을 형성하게 된다. 네트워크 상에서 브로드캐스트 트래픽이 증가할수록, 네트워크 부하가 늘어나 성능에 영향을 미칠 수 있다.
위의 예처럼 스위치 두 대가 연결되어 있는 상태에서, VLAN을 설정한 경우, 브로드캐스트 도메인은 VLAN별로 분리된다. VLAN은 논리적으로 네트워크를 나누어 각 VLAN이 독립적인 브로드캐스트 도메인을 가지게 만든다.
- 예를 들어, 스위치 1과 2에서 동일한 VLAN 10과 VLAN 20을 설정했다면, VLAN 10에 속한 장치들은 VLAN 10의 브로드캐스트 도메인 내에서만 브로드캐스트 패킷을 주고받고, VLAN 20의 장치들은 VLAN 20의 도메인 내에서만 패킷을 주고받는다
- VLAN을 사용하면, 브로드캐스트 트래픽이 네트워크의 일부로만 전달되어 브로드캐스트 트래픽을 줄이고 네트워크 성능을 향상시킬 수 있다.
스위치는 브로드캐스트 트래픽을 차단하지 않기 때문에, 스위치 두 대가 연결되어 있으면 이들은 하나의 브로드캐스트 도메인으로 확장된다. 라우터나 Layer 3 스위치를 사용하지 않으면, 스위치 간에 브로드캐스트 트래픽이 계속 확산된다.
- 라우터나 Layer 3 스위치는 서로 다른 브로드캐스트 도메인을 구분해 주므로, 이 장치들을 사용하면 브로드캐스트 도메인이 분리된다. 따라서 브로드캐스트 트래픽을 다른 네트워크 세그먼트로 전달하지 않도록 할 수 있다.
라우터를 사용하는 경우
- 라우터는 브로드캐스트 패킷을 다른 네트워크로 전달하지 않으므로, 서로 다른 네트워크 간에는 브로드캐스트가 차단된다
- 각 네트워크 세그먼트는 독립적인 브로드캐스트 도메인을 형성한다.
- 라우터(Router)는 브로드캐스트 도메인을 분리한다. 즉, 라우터는 서로 다른 네트워크 세그먼트를 구분하여 브로드캐스트 패킷이 다른 세그먼트로 전달되지 않도록 한다. 따라서 라우터를 사용하면 브로드캐스트 도메인을 분리할 수 있어 네트워크의 트래픽을 줄일 수 있다.
요약
- 허브: 네트워크의 모든 장치가 하나의 콜리전 도메인에 속함.
- 브릿지: 네트워크를 여러 콜리전 도메인으로 분리함.
- 스위치: 각 포트가 독립적인 콜리전 도메인에 속하여 충돌 없이 동시 전송 가능.
- 라우터: 각 네트워크 세그먼트 간의 충돌과 브로드캐스트 도메인을 완전히 분리.
정리
- 스위치 두 대가 연결되어 있을 때: VLAN을 설정하지 않으면, 두 스위치에 연결된 모든 장치는 하나의 브로드캐스트 도메인에 속한다. 브로드캐스트 패킷은 두 스위치를 거쳐 모든 장치로 전파된다.
- VLAN을 사용할 때: VLAN 설정에 따라 각 VLAN은 독립적인 브로드캐스트 도메인을 형성하여 트래픽을 나눌 수 있다.
- 라우터나 Layer 3 스위치를 사용하면, 브로드캐스트 도메인을 분리할 수 있다.