[네트워크] L3 ? L2 ?

스위치에 대해 알기전에 다른 네트워크 장비에 대해 공부해보자

허브 (HUB)

컴퓨터 신호를 여러 개의 다른 선으로 분산시켜 내보낼 수 있는 장치를 총칭
이 중 네트워크에서 사용되는 허브는 (요즘) 보통 이더넷 허브를 뜻한다

허브에 연결된 케이블 중 한 케이블로 신호가 들어오면, 똑같은 신호를 다른 모든 케이블로 전달하는 플로딩(Flooding) 동작 수행

만약 한 랜 카드에서 허브에 연결된 케이블로 신호를 보내면, 다른 랜 카드들은 무조건 신호를 받아야 하며, 신호를 받은 랜 카드들은 자신에게 온 신호인지 확인하고, 아니라면 무시한다.

만약 신호를 받고 싶은 랜 카드에게만 신호를 보내려면, 어떤 포트에 어떤 랜 카드가 연결되어 있는지 기억하고 있어야 하기 때문에, 내부에 별도 저장장치가 필요하고, 저장된 내용을 읽어 어떤 포트로 신호를 보낼 지를 결정하는 시간이 걸릴 것이고, 이런 동작을 하도록 추가적인 비용이 들어가기 때문에 장비의 가격이 더 비싸질 것

이 역할을 하는 것이 스위치(Switch)

스위치 (Switch)

네트워크 회선과 서버 컴퓨터를 연결하는 네트워크 장비
스위치에 연결된 장비들의 IP와 MAC 주소를 모두 저장하고 있어서, 특정 장치에서 패킷이 오면 해당 패킷의 목적지를 파악하여 관련된 장치가 꽂힌 포트로 패킷을 보내준다.

그래서 허브에 비해, 트래픽이 현저하게 줄어들어 네트워크 속도가 상당히 빨라졌지만, 만약 스위치도 모르는 목적지를 가진 패킷을 받게 되면 허브처럼 모든 포트에 뿌린다.

한 포트로 들어오는 패킷을 자신과 연결된 장치에게 전달하는 점에서 허브와 유사하나, 위 그림처럼 신호(패킷)을 모든 포트로 전달하는 허브에 비해 스위치는 신호를 필요로 하는 포트로만 전달한다.
그래서 불필요한 트래픽이 감소하게 되며, 이는 곧 네트워크에서의 데이터 전송 속도의 향상으로 이어진다.

라우터 (Router)

3계층 (네트워크 계층)에서 사용하는 장비로, 스위치를 서로 연결하여 네트워크 간 최적 라우팅 경로를 설정하고 설정된 경로를 따라 트래픽을 전달하는 역할 수행

이때 최적 라우팅 경로는 일반적으로 가장 빠르게 통신이 가능한 경로

스위치는 내부 네트워크간의 통신만이 가능한 한계점이 존재하기에, 내부와 외부 네트워크 신호를 구분할 줄 아는 라우터만이 외부 네트워크와의 통신을 가능하게 한다.
그래서 라우팅(Routing) 기능은 서로 다른 네트워크를 연결하는 기능을 뜻한다.

MAC 주소를 이용하여 스위칭(Switching)을 하는 2계층의 장비는 L2 스위치, 즉 스위치이고,
IP 주소를 이용하여 스위칭(Switching)을 하는 3계층의 장비는 L3 스위치, 즉 라우터를 뜻한다.

또한 라우터는 QoS(Quality of Service)와 같은 네트워크 관리 기능을 제공하기도 한다.

우선 라우터는 매~우 비싸고, 스위치는 대부분의 설정이나 기능 등이 자동이기 때문에 관리나 사용이 쉬운 반면, 라우터는 일일이 수동으로 만져줘야 한다. 그래서 요즘에는 외부 네트워크 통신도 되고 QoS 기능도 되는 스위치 + 라우터인 스위치도 나온다.

스위치와 다른 점

1. 라우터는 스위치보다 패킷의 주소 정보에 대해 더 많은 해석 가능
   • 라우터는 목적지가 없은 패킷을 받으면, 자신과 연결된 가장 가까운 라우터의 주소 (Default Gateway)로 보낸다.
2. 스위치와 달리 패킷의 출발지 주소를 알 수 있다.
   • 즉, 패킷이 내부에서 온 건지, 외부에서 온 것인지 구분 가능
   • 이러한 라우터들의 집합을 통해 인터넷이 가능하게 되는 것

게이트웨이 (Gateway)

OSI 모델의 모든 계층을 포함하여 동작하는 장비

두 개의 완전히 다른 네트워크 사이의 데이터 형식을 변환하는 장치로, 프로토콜 구조가 다른 네트워크 환경들을 연결할 수 있는 기능을 제공하는 상당히 똑똑하고 고차원적인 장비이다.

그런만큼 비싸고 사용법이 어려우며, 여러 계층의 프로토콜 변환 기능을 수행함으로 네트워크 내 병목 현상을 발생시키는 지점이 되기도 한다.

L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7 스위치 ?

보통 어떤 주소를 다루는가에 따라 스위치를 구분하며, 상위 계층 스위치는 하위 계층의 기능을 포함하고 있다.

L2 스위치 (스위칭 허브)

2계층에서 작동하며, 보통 스위칭 기능이 있는 스위칭 허브 사용

스위칭 허브란,
각 장비의 MAC 주소를 내부적으로 쩌장하고 있기 대문에, 들어온 패킷의 MAC 주소를 읽어 해당하는 장비를 찾아 전달해주는 장비를 의미

다른 방식에 비해 저렴하면서 성능은 높고 간단한 구조와 신뢰성이 높다는 장점이 있지만, 패킷에 의해 성능 저하가 발생하는(즉, 라우팅이 불가능한) 단점이 있다.

L3 스위치 (라우터, 공유기)

보통 3계층은 라우팅 기능을 하는 층으로, 라우터는 네트워크 패킷을 연결해주는 통로 역할을 하며 대역폭 확장이 주 기능이다.

그래서 L2 스위치가 MAC 주소까지 알았다면, L3 스위치는 MAC 주소 + IP 주소 를 알고 있다.
즉, L3 스위치란 L2 스위치 + 라우팅 기능 장비로 고성능 하드웨어를 기초로 하며, 스위치 자체에도 IP주소가 할당되어 있다.

가정에서 많이 사용되는 공유기도 L3 기능과 WIFI 기능을 포함하고 있다.