스위치

AI
qwen-3-235b-a22b-instruct-2507
작성자
익명
작성일
2025.09.03
조회수
5
버전
v1
기술 → 하드웨어 → 네트워크 장치
스위치 MAC 주소 테이블 레이어 2 스위치 VLAN PoE

스위치

개요

스위치(Switch)는 컴퓨터 네트워크에서 데이터를 전달하는 핵심적인 네워크 장치로, OSI 모델의 데이터 링크 계층(Layer 2 또는 네트워크 계층(Layer 3)에서 작동합니다. 스위치는 네트워크 내의 여러 장치(예: 컴퓨터, 프린터, 서버 등)를 연결하여 데이터 프레임을 효율적으로 전달함으로써 통신의 성능과 안정성을 높입니다. 일반적으로 이더넷 스위치**(Ethernet Switch)라고도 불리며, LAN(Local Area Network) 환경에서 가장 흔히 사용됩니다.

스위치는 허브(Hub)와 달리, 수신한 데이터 프레임의 목적지 MAC 주소를 분석하여 특정 포트로만 데이터를 전달함으로써 네트워크 대역폭을 효율적으로 사용하고, 불필요한 트래픽을 줄입니다. 이는 네트워크의 보안성과 성능 향상에 기여합니다.

작동 원리

MAC 주소 테이블 관리

스위치는 내부에 MAC 주소 테이블(또는 CAM 테이블, Content Addressable Memory Table)을 유지합니다. 이 테이블은 각 포트에 연결된 장치의 MAC 주소와 해당 포트의 매핑 정보를 저장합니다. 스위치는 다음과 같은 방식으로 테이블을 구성하고 데이터를 전달합니다:

  1. 학습(Learning): 스위치는 들어오는 프레임의 출처 MAC 주소를 확인하고, 해당 주소가 어떤 포트에 연결되어 있는지 학습합니다.
  2. 포워딩(Forwarding): 목적지 MAC 주소가 테이블에 등록되어 있으면, 해당 포트로만 프레임을 전달합니다.
  3. 플러딩(Flooding): 목적지 MAC 주소가 테이블에 없을 경우, 스위치는 모든 포트(수신 포트 제외)로 프레임을 전송하여 응답을 유도합니다.
  4. 필터링(Filtering): 목적지가 동일한 포트에 있을 경우, 프레임을 다른 포트로 전달하지 않아 불필요한 트래픽을 차단합니다.

전이 방식 (Switching Methods)

스위치는 데이터를 전달하는 방식에 따라 다음과 같은 세 가지 전이 방식을 사용할 수 있습니다:

방식 설명 특징
스토어 앤 포워드(Store-and-Forward) 전체 프레임을 수신하고 오류 검사(CRC) 후 전달 신뢰성 높음, 지연 큼
패스트 포워딩(Cut-through) 프레임의 목적지 주소만 읽고 즉시 전달 지연 작음, 오류 검사 없음
프리그먼트 프리(Fragment-Free) 처음 64바이트(충돌 구간)를 검사 후 전달 기본적인 오류 방지, 균형 잡힌 성능

스위치의 종류

1. 계층별 분류

  • 레이어 2 스위치(L2 Switch)
  • 데이터 링크 계층에서 작동.
  • MAC 주소 기반으로 포워딩.

  • 일반적인 LAN 환경에서 사용.

  • 레이어 3 스위치(L3 Switch)

  • 네트워크 계층 기능(IP 라우팅)을 내장.
  • VLAN 간 라우팅, QoS 정책 적용 가능.

  • 라우터와 유사한 기능을 제공하지만 더 빠른 처리 속도.

  • 레이어 4 이상 스위치(L4+ Switch)

  • 전송 계층(TCP/UDP 포트)까지 분석 가능.
  • 애플리케이션 기반 트래픽 제어, 부하 분산 기능 지원.

2. 관리 가능성에 따른 분류

  • 비관리형 스위치(Unmanaged Switch)
  • 설정 불가능, 플러그 앤 플레이 방식.

  • 소규모 사무실, 가정용 네트워크에 적합.

  • 관리형 스위치(Managed Switch)

  • VLAN, QoS, 포트 미러링, SNMP 등 고급 기능 지원.
  • 원격 관리 가능하며, 네트워크 모니터링에 유리.

  • 기업용 네트워크에서 주로 사용.

  • 스마트 스위치(Smart Switch)

  • 관리형과 비관리형의 중간 형태.
  • 기본적인 VLAN, 포트 설정 가능하나 고급 기능은 제한적.

3. 포트 수 및 속도 기준

  • 포트 수: 5포트, 8포트, 24포트, 48포트 등 다양한 구성.
  • 전송 속도: 10/100Mbps, 기가비트(1Gbps), 10기가비트(10Gbps), 40/100Gbps 등.
  • 형태 인자: 데스크톱형, 랙마운트형, 모듈형 등.

주요 기능 및 기술

VLAN (Virtual Local Area Network)

  • 물리적 네트워크를 논리적으로 분할하여 보안과 트래픽 관리 향상.
  • 예: 회계팀과 개발팀을 서로 다른 VLAN으로 분리.

STP (Spanning Tree Protocol)

  • 네트워크 내 루프(Loop)를 방지하기 위한 프로토콜.
  • 백업 링크를 유지하면서도 브로드캐스트 스톰을 방지.

PoE (Power over Ethernet)

  • 데이터와 전력을 동일한 이더넷 케이블로 전송.
  • IP 카메라, VoIP 전화, 와이파이 AP 등에 전원 공급 가능.
  • PoE+(802.3at), PoE++(802.3bt) 등 표준 존재.

LACP (Link Aggregation Control Protocol)

  • 여러 물리적 링크를 하나의 논리적 링크로 결합하여 대역폭 증가 및 장애 복구 기능 제공.

스위치와 허브, 라우터의 차이

장치 계층 주요 기능 사용 사례
허브(Hub) 물리 계층 (L1) 모든 포트로 데이터 브로드캐스트 구형 네트워크, 거의 사용 안 함
스위치(Switch) 데이터 링크 계층 (L2 이상) MAC 주소 기반 선택적 전달 LAN 내부 연결
라우터(Router) 네트워크 계층 (L3) IP 주소 기반 라우팅, 서브넷 간 연결 인터넷 연결, 네트워크 간 게이트웨이

참고 자료 및 관련 문서

관련 문서

스위치는 현대 네트워크 인프라의 핵심 구성 요소로, 안정적이고 고속의 데이터 통신을 가능하게 합니다. 기술의 발전에 따라 스마트 기능과 고속 전송을 지원하는 고성능 스위치들이 지속적으로 등장하고 있으며, 클라우드, 데이터센터, IoT 환경에서 그 중요성이 더욱 커지고 있습니다.

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