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㈜ 다 산 인 터 네 트 1 KRnet 2001

Web 스위치개발

2001년 6월 27일기술연구소: 이현수

㈜ 다산 인터네트


목차

▣ LAN 개요

▣ LAN 과 Ethernet

▣ LAN 과스위치

▣ VERTEX 제품소개

▣ Web 스위치


인터넷 접속 방식

▣ Dial-Up Modem◈ 장점: 별도 설비 불필요한 간편하고 저렴한 사용

◈ 단점: 장비와 지역, 접속 망에 따라 속도 불안정 및 저속(56K 이하)

▣ 인터넷 전용회선◈ 장점 : 안정된 속도로 24시간 무제한 사용 및 신뢰성 높은 서비스

◈ 단점 : 고가의 장비 설치 및 회선 운용비용

▣ ADSL◈ 장점 : 기존 전화선을 이용한 고속의 인터넷 서비스

◈ 단점 : 서비스 지역의 제한 및 불안정한 서비스

▣ Cable Modem◈ 장점 : 높은 순간 최대 속도 서비스

◈ 단점 : 고가의 장비 설치 비 및 사용량 증가에 따른 속도 저하

▣ LAN◈ 장점 : 높은 전송속도, 낮은 에러 율, 브로드캐스팅, 저가의 NIC

◈ 단점 : 서비스 지역의 제한(카테고리5: 100Mbps/100M)


인터넷 보편화

▣ 사용자 요구사항

고속의 데이터 서비스

멀티미디어 서비스

24시간 on-line 서비스

음성 수용

정보 가전의 등장

기포설 선로 사용

설치 및 유지보수 편리 (plug & play)

저렴한 설치 및 유지비용

LAN/xDSL


LAN 표준▣ LAN의 표준

◈ 1980 2월 802위원회: LAN 연구및표준화추진◈ ISO의 OSI 모델중하위 2계층(물리및데이터링크) 표준화추진◈ 802.3: Etjhernet, 802.4: Token Bus, 802.5: Token Ring


LAN 과 Ethernet

▣ LAN 정의◈ IEEE: “독립적인 다수의 컴퓨터 기기들 상호간에 비교적 한정된 영역 내에서 에러율이 낮고,

상당히 빠른 속도의 통신이 가능하도록 하는 데이터 통신 시스템”

◈ 거리: 수십m –수십Km◈ 속도: 수Mbps –수백Mbps, 수십Gbps◈ 에러율: 10-8 ~ 10-12

▣ Ethernet 특징◈ 케이블을 이용한 버스 형태

◈ 표준으로 10/100/1000Mpbs 전송속도 지원

◈ 최대 프래임 크기: 1.5Kbps

▣ Ethernet 장점◈ 구성이단순하고 구축비용이저렴

◈ 안정성및유지보수가 용이

▣ Ethernet 단점◈ 동시쌍방향통신이안된다.( Full Duplex )◈ 물리적에러만처리, 그이상은상위프로토콜로 처리◈ 보안문제( VLAN )


Ethernet 표준

▣ 802.3◈ Original 802.3: 10BASE-T 10BASE-5 10BASE-2

◈ 803.3u Fast Ethernet: 100BASE-TX 100BASE-FX

◈ 802.3x: Flow Control

◈ 802.3z Gigabit Ethernet: 1000BASE-SX/LS/CD

▣ 802.3ab Cooper Gigabit Ethernet: 10000BASE-T

▣ 802.3ac Frame Tagging for VLAN support

▣ 802.3ad Link Aggreation

▣ 802.3ae 10Gigabit Ethernet: Completion by Mar. 2002

▣ 802.3af DEF Power via MDI: Completion by Sept. 2001


Ethernet 과 스위치

▣ 스위치의기본 기능◈ Switching 속도◈ Port 용량◈ NMS 기능

▣ 스위치종류◈ L2 스위치◈ L3 스위치◈ L4+ 스위치

▣ 스위치용도◈ 가입자 억세스망스위치: 메가급◈ 인터넷용백본망스위치: 기가및테라급◈ 기업망스위치: 기가급

▣ Believe or Not◈ 1982, DEC 10M NIC, $3500, 400ICs on 2PCBs


단일 스위칭 칩▣ ALLAYER 스위치

◈ 3.2 Gb/s Bandwidth◈ Input Buffering, Output Queuing◈ Multiple (4) CoS◈ Congestion Control per Queue, Port, and Channel.◈ Tag based VLAN and Port based VLAN◈ Wire-speed 24+2

▣ Fully integrated with Phy/Mac/Switch▣ Ethernet Switches

◈ Fast Ethernet Switch ICs◈ Gigabit Ethernet Switch ICs◈ Network Management Engine

▣ Routers◈ Layer 3/4 Routing Engine◈ Network Address Translation (NAT)

▣ Fiber Optics Products◈ 100BASE-TX to 100BASE-FX Converters


Standards-Base Interface▣ 24-Port 10/100 + 2-Port Gigabit▣ SMII, GMII/TBI▣ Layer 2/3/4 Switching 및 Routing▣ Cascadable using Gigabit ports▣ Wire-Speed Switching 및 Routing▣ SMII Interface for 10/100 ports▣ GMII, TBI Interface for Gigabit ports

(Copper 및 Fiber )▣ Supports Full- and Half-Duplex▣ 32 Bit PCI Interface to CPU


스위치설계

PHY

Q PHYQ PHY

PHY

Q PHYQ PHY

PHY

SERDES+

Gig PHY

SERDES+

Gig PHY

PHY

Q PHYQ PHY

Host CPU Memory

32 bit Processor Bus

Data Bus

Control Bus

▣▣provides Layer 3 switchingprovides Layer 3 switching▣▣routes frames that are not routes frames that are not

resolved by the Layer 2resolved by the Layer 2▣▣Integrates Mgmt EngineIntegrates Mgmt Engine

L2/L3/L4


Stacking

24 port 100BASE-TX Managed Switch

9X 10X 11X 12X

13X 14X 15X 16X

1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 8X

17X 18X 19X 20X 21X 22X 23X 24X

24 port 100BASE-TX Stackable Base

R S-232

24 port 100BASE-TX Managed Switch

9X 10X 11X 12X

13X 14X 15X 16X

1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 8X

17X 18X 19X 20X 21X 22X 23X 24X

24 port 100BASE-TX Mana ged Switch

9X 10X 11X 12X

13X 14X 15X 16X

1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 8X

17X 18X 19X 20X 21X 22X 23X 24X

1 2 3 41000BASE-LX 1000BASE-CX1000BA SE-SX 1000BASE-SX

24 port 100BASE-TX Mana ged Switch

9X 10X 11X 12X

13X 14X 15X 16X

1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 8X

17X 18X 19X 20X 21X 22X 23X 24X

RoX II

RoX II

RoX II

RoX II

RoXConcentrator

Network Co.

Network Co.

Network Co.

Network Co.

Network Co.


Switching Fabric

▣MMC Switching Fabric▣ IBM Switching Fabric▣Vitesse IQ2000▣ Intel IXP

▣L2/L3/L4성능Wire Speed Performance구분

14,880pps10M Ethernet

14,8800pps100M Fast Ethernet

1,488,000ppsGigabit Ethernet


MMC Network Processor

▣nP54[1/0]0 Features◈ 2.5Gbps per module, scalable to 10G bps with up to four 5400

modules◈ 10Gbps per module, scalable to 20Gbps with up to two 5410

modules◈ Maximum of 128 Fast Ethernet ports of 16 Gigabit Ethernet ports

supported in dual nP5410 system◈ Direct interface to MMC’s BitStream Processors◈ Shared packet memory of 3MB per module◈ Support for Hierarchical Weighted Fair Queuing ◈ Synchronous 55Mhz operation◈ BGA476 package


nP5410 Block Diagram

nP5410 Packet Switch ModulenP5410

Interconnect

Interface

BitStreamProcessor

ARLMemory

Fast Ethernet

LinkMemory

DataMemory CPU

BitStreamProcessor

ARLMemory

Fast Ethernet

BitStreamProcessor

ARLMemory

Fast Ethernet

BitStreamProcessor

ARLMemory

Fast Ethernet


IBM Network Processor

▣ NP4GS3 RAINIER◈ Vendor : IBM◈ 4.5Mpps L2, L3 Switching◈ 4Gb MAC supporting

– GMII, SMII, TBI– OC3c, OC12, OC12c, OC48, OC48c

◈ 2 DASL port rating 3.25 to 4Gbps FDX each, for attachment to Packet Routing Switch

◈ Embedded PowerPC and PCI port


Basic System Architecture Using RAINIER

▣RPU Board◈Error Monitoring◈Routing Table Updating

▣Switch Board◈PRS 28.4Gbps 2

▣POS/GE/ATM Board◈2.5G POS, 2G GE


Wire Speed Layer 2 Switching▣ Nonblocking Performance on All ports▣ Supports IEEE 표준

802.1D STP802.1Q VLAN Tagging802.3x Flow Control802.1p Priority Tagging802.3u Fast Ethernet802.3z Gigabit Ethernet802.3ab Gigabit over Copper802.3ad Link Aggreation


Wire Speed Layer 3/4 Switching▣ Layer 3 Switching

◈ IP 및 IPX Layer 3 Switching/Routing◈ Default Layer2 Switching◈ Wire Speed IP Multicast Switching(IGMP)◈ Hardware assistance Routing( RIP, OSPF, DVMRP)

▣ Layer 4 Switching◈ Load Balancing◈ Cache Redirection◈ Fail Over

▣ Management◈ RMON: History, Statistic, Alarm, Trap◈ SMON◈ MIB-II(RFC 1213,RFC 1573,RFC 1643)◈ Flow-based traffic


▣Using one Integrated solutions for OS, management software, protocol stacks and device drivers from Linux

▣Utilizing good performance, free-cost products of Linux▣Time-to-Market solutions by utilizing wide-range Linux

applications▣Basic Layer 2 switch package

Extended Layer 2 switch packageBasic Layer 3 switch packageBasic Layer 4 switch package

Linux SW Package For Managed Switches


▣Basic Layer 2 Switch Package◈Linux 2.2.x for PowerPC◈SNMP-v1 agent◈MIB-II(RFC 1213)◈Bridge MIB(RFC 1493)◈Spanning Tree Protocol(IEEE 802.1d)◈ IP, UDP and TCP◈Shell Interface(serial & telnet)◈Switch Management Commands◈Device Driver for MMC Switching Chipsets◈Flash file system



▣ Extended Layer 2 Switch Package◈RMON1 (RFC 1757)◈Ether-like MIB (RFC 1643)◈VLAN (IEEE 802.1q)◈GARP, GVRP, and GMRP◈Priority Queuing (IEEE 802.1p)◈Web Management Interface

▣Basic Layer 3 Switch Package◈ IGMP v1◈OSPF v2◈RIP v1/v2




•LINUX

•Enterprise•MIB •RMON1 •Ether-like

•MIB•MIB-II •Bridge•MIB

•Shell

•VLAN•Spanning•Tree

•OSPF-v2

•RIP v1/v2

•IP,UDP,TCP

•IGMP

•SNMP-v1 •Web•Server

•BSP or API for Switching Chipset•BSP or API for Switching Chipset

•Basic Layer 2 Switch Package Components

•Basic Layer 3 Switch Package Components

•Extended Layer 2 Switch Package Components


DASAN Ethernet 스위치 제품▣ Layer 2 Switch

◈ VERTEX 1024/1024M 24 Port Fast Ethernet L2 Switch (Unmanaged / Managed)

◈ VERTEX 1024MF 24 Port 100BaseFX L2 Switch (TX, FX Module Option)

▣ Layer 3 Switch◈ VERTEX 5124G 24 Port 100 BaseTX L2/3 Switch (FX, Giga Module Option)

◈ VERTEX 5124F 24 Port 100 BaseFX L2/3 Switch (Giga Module Option)

◈ VERTEX 5208G 8 Port Gigabit Ethernet L2/3 Switch

▣ Layer 4 Switch◈ VERTEX 5016 16 Port Fast Ethernet L2/3/4 Web Switch

◈ VERTEX 5032 32 Port Fast Ethernet L2/3/4 Web Switch

◈ VERTEX 5024G 24/2 Port Fast/Gigabit Ethernet L2/3/4 Web Switch


VERTEX 제품의특징

▣ 단순 L2 스위칭 허브 사용자를 위한 저가형 스위치 (VERTEX 1024)

▣ 고성능 L2 및 L3 스위칭 사용자를 위한 스위치 (VERTEX 5100)

▣ 고성능 L2 및 L3 기가 스위칭 사용자를 위한 스위치 (VERTEX 5200)

▣ 국내 최초로 개발된 Layer 4+ 기능의 보급형 웹 스위치 (VERTEX 5000)

▣ 11Gbps 고성능 스위치 패브릭 (VERTEX 5000)

▣ Web based Management 에 의한 편리한 원격 관리 기능

▣ 다양한 스위칭 기법에 의한 Site Specific Network 구축

▣ 원천기술 보유 및 응용에 의한 Customer Oriented System 구성 및 활용

▣ 대규모 IDC 및 통신사업자의 필드 적용에 따른 신뢰성 확보


제품소개: VERTEX 5024G

▣ OS 로 Linux 를 사용함으로써 소프트웨어 비용절감

▣ Linux 의 방대한 자료 및 공개된 소프트웨어로 개발기간 단축

▣ Network Processor(Switching Chip)을 사용한 자체 기술 개발

▣ 국내 최초로 개발된 Layer 4+ 기능의 보급형 Web Switch

▣ Layer 3 및 Layer 2 스위치 기능 지원

▣ 다양한 웹 스위칭 기법에 의한 Site Specific Network 구축

▣ 원천기술 보유 및 응용에 의한 Customer Oriented System 구성 및 활용

▣ 대규모 IDC 및 통신사업자의 필드 적용에 따른 신뢰성 확보

▣ 가격 대비 탁월한 장비 성능 보장


주요기능 - 1

▣ 고속워크그룹네트워크구축을위한고성능스위치

◈ 11Gbps의광대역스위칭엔진제공

◈ 64,000 Mac Address 관리

▣ 표준네트워크인터페이스

◈ Auto-Sense 10/100Mbps Ethernet 16/32포트

◈ 1Gbps Ethernet Uplink 포트 (VERTEX5024G)

▣ 멀티레이어스위치 ( Single Platform Multi-Layer Switch )◈ Layer 4, Layer 3, Layer 2 Switching 지원

◈ 소프트웨어변경에의한 L3/2 또는 L4/2 스위치 Upgrade

▣ 다중서브넷을위한 VLAN지원◈ 최대 4,096개그룹의 VLAN

▣ Port Mirroring 기능


주요기능 - 2

▣ 원거리감시를위한 SNMP 기능제공

▣ 원거리 CLI 제어를위한 Telnet daemon 제공

◈ Telnet 으로접속하여콘솔 CLI 와같은환경사용가능

▣ Web based management 제공

◈ Web browser 로 port statistics 및링크상태등감시가능

◈ 원거리에서 web browser 만으로 L2/L4 기능제어


Linux 개발환경

▣ Versions

◈ Linux kernel : 2.2.13

◈ gcc for PowerPC : 2.95.2

◈ Library : libc-2.1.3

▣ 자체 제작 bootloader

◈RS-232C Console, 10M Ethernet 지원

◈TFTP protocol 지원

▣ Image Packager ( cathdr.c )

◈zImage 파일을 bootloader 에게 적합한 파일형식으로 바꾸어 줌

load address, execution address, length 등으로 구성


Booting Process Example▣ DASAN bootloader loads Linux image from Flash ROM or from other server

using tftp protocol

▣ Linux kernel can download new Linux image using ftp also


Kernel Image Upgrade Example


▣ 복수개의서버를 하나의 VIP(Virtual IP Address)로 묶어사용자들에게는

VIP만을 알려주고 SLB를통하여 IP Address뿐만 아니라 L4의 TCP/UDP포트를 이용트래픽을

가용서버에분산, 네트웍의성능을향상

◈Server Farm 구성

◈Storage Farm 구성

◈부하분산

◈서비스및서버장애복구

Vertex 5032

Traffic 분산

Server Load Balancing


▣ Load Balancing 작동원리◈ 새로운세션요청이오면 Best Server로 세션을연결시킨다. (weighted round robin)

◈ 리얼서버로가는, 동일한세션상의패킷들은세션이끝날때까지리얼서버로연결시킨다.

◈ 서버들과어플리케이션들은 항상모니터링 된다

◈ 서비스에방해없이서버들을 추가하거나제거할수있다.

◈ 스위치는등록된 서비스로향하는모든패킷에대해대상주소를변경한다.

◈ VIP가아닌 IP로들어오는 패킷들은 Layer-2 에서 스위칭된다.

◈ IP 주소는바뀌지 않고오직 MAC 주소만바뀌어서 Balancing된다.

Internet

Request 192.168.200.1

Vertex 5000 Switch

Virtual IP : 192.168.200.1

Server A

WWW

Telnet

Server B

WWW

Telnet

Server C

WWW

Telnet

Server Load Balancing


Dst Src Dst SrcMAC MAC IP IP

MAC Address Translation

Client IP = Z

www.foo.com = A

DNS

Virtual Server IP = AReal Server IP = BMAC Address = P


Internet



Virtual Server IP = AReal Server IP = CMAC Address = Q

http://www.foo.com

▣Switch performs MAC address

translation on every load balanced

packet

▣ Client to server◈ use VIP as Destination IP

◈ Switch translate whatever destination MAC to real server’s MAC address


Transparent Cache Load balancing

• HTTP 트래픽을 가로채서 캐시(Cache) 서버 팜으로 스위칭

• 캐시 서버에서 장애 발생시 직접 접속으로 자동 전환

• WAN 부하 감소 및 속도 향상

Vertex 5032Cache Farm

Internet

HTTP

Cache Load Balancing 기능


Internet User Network

1. www.da-san.com 요청

2. Cache Server Redirection3. www.da-san.com 응답

캐쉬서버

4. www.da-san.com 응답

3-1. www.da-san.com 이없다면 internet 에서가져옴.

Cache Switching 작동원리

Cache Switching 기능 - 2


▣ Firewall Load Balancing◈ 복수개의 Firewall을 하나의 논리적인그룹으로 묶어 Firewall 을경유하는 트래픽을 분산

Vertex 5032

FirewallFarm

Internet

D M Z

Internal

Firewall Load Ballancing 기능

Vertex 5032


Server Status Logging

Logging Mechanism

Switch

Monitor

Syslogd

Event Logging

Logging Machine

SyslogdMessage Transfer


Server Health Check

• 로드를 처리하는 리얼서버의 상태 체크

• 서버의 다운으로 인하여 서비스 불가능한 경우

리얼서버 엔트리에서 삭제

• 다운되었던 서버가 다시 서비스 가능한 경우

리얼서버 엔트리에 추가

Server A

Server B

Server C

Service 의 TCP Port 에 대한connection 검사

Server A 장애복구 감지

Server B 정상동작 확인

Server C 장애상황 감지

서버 장애 복구 기능


Health Check Operation Flow

Monitor start

Service Conf

Read service conf

Tcp monitoring

이벤트감지

Sleep & Wake

Monitor Conf

Alert Conf

CreateService

ServerDiscard

ServerInsert

STARTUP

REINIT DOWN UP


Switch Fail-Over using STP

1

3 4

1

2

2

34

1. In normal operation link makes loop, then one of the links is disabled by spanning tree protocol

2. If link 1 is crashed or upper switch is down, link does not make loop any more, and link 3 is activated


보안 기능

▣ VLAN GROUP◈ Forwarding Group 정의

24 포트의 포트별로 Group화

서로 다른 Group별 통신 제한

Front Panel View

Group 1 Group 2 Group 3


보안 기능 - 2

▣ MAC Address filtering

◈ 허용 MAC Address의 정의

등록된 특정 MAC Address만 접근 허용

허용 MAC Address의 갯수 제한

Front Panel View

MAC Address 등록

비인가 MAC

Address


보안 기능 - 3

▣ Packet filtering

◈ Forwarding Packet의정의

Protocol별 접근 제한 또는 접근 허용

Front Panel ViewInternet

제한 Protocol

Forwarding Packet 등록


Layer 4 Service Control▣ 기존 Linux 에서사용되던 ipvsadm 명령어수정하여사용

▣ 가중치부여가능

▣ 사용예

◈ ipvsadm -a -t 192.168.200.1:80 -r 203.236.124.204 -w 3

◈ ipvsadm -a -t 192.168.200.1:80 -r 203.236.124.94


WEB based Management - Link State


WEB based Management - VLAN


WEB based Management – L4


•Intenet

•HyperCluster 2000

• VERTEX 2500 Router

•HyperCluster 2000•HyperCluster 2000

• VERTEX 5000 Switch

• Studio

• Stream Server • Web Server • Multi Media DB Center

• Internet • Intranet자료자료제작용제작용인코딩인코딩시스템시스템자료자료제작용제작용인코딩인코딩시스템시스템

Stream Srv

Stream Request Server Load BalancingServer Load Balancing

응용 사례 –인터넷방송서버


감사합 니다 !

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