100Mbps 24개 Port가 있는 스위치가 있다고 가정해보자. 사용자가 4명이 Port에 연결되면 최대 400Mbps의 트래픽을 스위치로 전송할 수 있다. 그런데 이 트래픽이 모두 외부로 나가려고 한다면, 상위 백본스위치와 연결된 Port도 100Mbps이기 때문에 엄청나게 많은 300Mbps의 트래픽이 유실될 것이다.

  이런 경우, 문제를 해결하기 위해 많은 장비들이 ‘Uplink Port’라는 것을 별도로 만들었다. 10/100Mbps Port 스위치는 1Gbps를 Uplink Port로, 1Gbps Port 스위치는 10Gbps를 Uplink Port를 추가적으로 제공하여 백본스위치와 연결할 수 있도록 하였다.

  그런가 하면 과거에는 속도를 제한하여 이러한 문제가 발생하지 않도록 하였다. 즉, 10/100Mbps Port 이지만, 사용자와 연결되는 Port를 10Mbps로 제한하는 것이다. 그리고, 상위 Layer로 올라갈수록 속도를 증가시켜 문제를 해결하는 방법이다.

  그런데, Uplink Port와 속도제한 방법으로는 해결할 수 없는 문제점이 있다.

  첫째는, 회선 장애가 발생했을 때 Failover가 되기 어렵다는 것이다. 물론, 장비를 더 사서 전 구간을 이중화로 구성하면 되겠지만, Full redundancy 구조를 가져가는건 비용 문제 때문에 쉬운일이 아니다. 그렇다면 장비 이중화를 하지 못하는 경우 회선 이중화라도 해야할 것이다. 그래서, 다음과 같이 연결했다고 가정해보자. 장비 이중화나 회선 이중화를 구성할 수 있도록 대부분의 장비가 Uplink Port를 2개 이상 가지고 있기 때문에 아래의 구성이 가능하다.

  그런데, 여기서 Spanning-Tree Protocol 때문에 효율성 문제와 가용성 문제가 발생한다. 효율성 문제는 2개 회선을 연결하였어도 STP 알고리즘에 의해 한개의 Port가 Block 상태가 되어 1개 회선만 사용할 수 있다는 것이다. 가용성 문제는 주 회선 장애시 백업 회선으로 서비스가 넘어갈 때, STP 알고리즘에 의한 Convergence time 때문에 잠시 서비스 중단이 발생한다는 것이다.

  두번째 문제는 다단계 Tier 구조가 되는 경우 발생한다. ’10Mbps’ -> ‘100Mbps’ -> ‘1Gbps’ -> ’10Gbps ‘-> ‘?’ 물론, 40Gbps, 100Gbps 까지 제품으로 나와 있지만, 가격도 비싸고 아직 보편적으로 사용되고 있지 않다.(2017년 현재) 이런 경우, 20Gbps, 30Gbps, 40Gbps, 50Gbps… 를 만들 수 있으면 좋을 것이다. 그리고, 필요에 의해 200Mbps, 300Mbps… 또는 2Gbps, 3Gbps… 를 만들 수 있다면 다양한 용도로 사용할 수 있을 것이다.

  그래서, 여러개의 Link를 Bundle로 묶어서 서비스를 제공하는 방법을 만들었는데, 그것이 Link Aggregation 기술이다.

  이 기술은 스위치의 4대 기능 중 Filtering 기능을 이용하여 만든 기술이다. 스위치의 Filtering 기능 중 스위치는 Frame이 유입된 Port로는 Frame을 전송하지 않는 기능이 있다. 앞에서 2개의 회선을 동시에 사용하지 못하는 이유가 Traffic Looping이 발생하는 차단하기 위해 Spanning-tree Protocol을 구동시키기 때문이였다고 하였다.

  그렇다면, Traffic Looping을 막을 수 있다면 Spanning-tree Protocol에 의해 Block Port를 만들 필요가 없다. 그럼, 어떻게 Traffic Looping을 차단할 것인가? 다음 그림처럼 가상의 Logical Port(Port-channel)를 만들어 2개의 Physical Port를 연결시키면 될 것이다.

  이렇게 구성하면 스위치는 Frame이 유입된 Port로는 Frame을 전송하지 않기 때문에 Logical Port인 ‘Port-channel 1’은 Fa0/1에서 받은 정보를 Fa0/2로 보내지 않고 Fa0/2에서 받은 정보를 Fa0/1로 전송하지 않을 것이다. 그리고, STP에 대한 기능을 Fa0/1이나 Fa0/2이 아닌 Port-channel이 가지도록 한다면 두대의 스위치는 마치 하나의 Port로 연결된 것처럼 인식하게 될 것이다.

  이 기술이 ‘Link Aggregation’ 기술의 핵심이며, 상호간에 어느 Physical Port들이 Channel로 연결되었는지 정보를 교환하고 Port의 상태 정보를 전달하기 위한 Protocol이 필요한데 대표적인 Protocol로는 PAgP(Port Aggregation Protocol)와 LAcP(Link Aggregation Control Protocol)가 있다.

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