스위치(Switch): 네트워크 트래픽을 최적화하는 핵심 장치 완벽 분석
🔹 스위치란?
1. 스위치(Switch)의 정의
스위치(Switch)는 네트워크 내에서 장치 간 데이터 패킷을 효율적으로 전달하는 네트워크 장비입니다.
스위치는 MAC 주소 기반으로 데이터를 전송하여 네트워크 충돌을 방지하고 속도를 최적화합니다.
✅ 스위치의 주요 기능:
- 장치 간 데이터 패킷 전송 (유선 네트워크 트래픽 관리)
- MAC 주소 기반 통신 → 효율적이고 충돌 없는 데이터 전송 가능
- VLAN 지원 → 논리적 네트워크 분할 가능
- Layer 3 스위치는 라우팅 기능 제공
📌 스위치는 네트워크에서 가장 중요한 장치 중 하나로, 기업, 데이터센터, ISP 환경에서 필수적으로 사용됨
🔹 스위치의 작동 방식
스위치는 MAC 주소 테이블(MAC Address Table, CAM Table)을 기반으로 동작하며, 장치 간의 데이터 프레임을 지능적으로 전달합니다.
✔️ 스위치 패킷 전달 과정:
1️⃣ 장치 A(192.168.1.10)가 장치 B(192.168.1.20)로 패킷 전송
2️⃣ 스위치가 A의 MAC 주소를 MAC 테이블에 등록
3️⃣ 목적지 MAC 주소를 확인하고, B가 연결된 포트로 패킷 전달
4️⃣ 불필요한 브로드캐스트 트래픽을 방지하여 네트워크 속도 최적화
📌 허브와 달리 스위치는 MAC 주소 기반으로 패킷을 전달하므로, 네트워크 성능이 뛰어남
🔹 스위치의 종류
✅ 1. 계층별 스위치 종류
| 스위치 유형 | 설명 | 사용 사례 |
|---|---|---|
| 액세스 스위치(Access Switch) | 최종 사용자 장치(PC, 프린터 등) 연결 | 기업, 가정 네트워크 |
| 디스트리뷰션 스위치(Distribution Switch) | 액세스 스위치들을 연결, VLAN 설정 | 중형 네트워크, 캠퍼스 네트워크 |
| 코어 스위치(Core Switch) | 네트워크의 중심 역할, 고속 트래픽 처리 | 데이터센터, ISP, 대기업 네트워크 |
📌 중소 규모 네트워크에서는 액세스 스위치만 사용하지만, 대규모 네트워크에서는 코어-디스트리뷰션-액세스 계층으로 구성됨
✅ 2. Layer(계층)별 스위치 종류
| 스위치 유형 | 특징 | 주요 기능 |
|---|---|---|
| L2 스위치 (Layer 2 Switch) | 데이터 링크 계층(L2)에서 MAC 주소 기반 패킷 전달 | VLAN, STP 지원 |
| L3 스위치 (Layer 3 Switch) | 네트워크 계층(L3)에서 IP 주소 기반 라우팅 수행 | 정적/동적 라우팅 가능 |
| L4~7 스위치 (Application Switch) | L4 이상에서 애플리케이션 트래픽 관리 | 로드 밸런싱, QoS |
📌 Layer 2 스위치는 기본적인 스위칭 기능을, Layer 3 스위치는 라우팅 기능까지 수행 가능
🔹 주요 스위치 기술 및 프로토콜
✅ 1. VLAN(Virtual LAN) – 네트워크 분할 기술
✅ VLAN을 사용하면 물리적으로 같은 네트워크라도 논리적으로 분리 가능
✔️ VLAN 설정 예제 (Cisco 스위치)
Switch(config)# vlan 10
Switch(config-vlan)# name SALES
Switch(config)# interface FastEthernet 0/1
Switch(config-if)# switchport mode access
Switch(config-if)# switchport access vlan 10📌 VLAN을 활용하면 보안과 네트워크 성능을 동시에 향상 가능
✅ 2. STP(Spanning Tree Protocol) – 루프 방지 기술
✅ STP는 네트워크 루프 방지를 위해 특정 포트를 차단하여 브로드캐스트 폭주를 방지함
✔️ STP 활성화 예제 (Cisco 스위치)
Switch(config)# spanning-tree mode rapid-pvst📌 STP는 중복 경로가 있을 경우 루프를 방지하여 네트워크 안정성을 보장
✅ 3. 포트 트렁킹(Trunking) – VLAN 간 데이터 전송
✅ 트렁크 포트를 사용하면 여러 개의 VLAN을 하나의 링크로 전송 가능
✔️ 트렁크 포트 설정 예제 (Cisco 스위치)
Switch(config)# interface GigabitEthernet 0/1
Switch(config-if)# switchport mode trunk
Switch(config-if)# switchport trunk allowed vlan 10,20,30📌 트렁킹을 사용하면 VLAN 간 네트워크 통신을 효율적으로 관리 가능
✅ 4. QoS(Quality of Service) – 네트워크 트래픽 우선순위 설정
✅ QoS를 사용하면 VoIP, 스트리밍과 같은 특정 트래픽을 우선 처리 가능
✔️ QoS 설정 예제 (Cisco 스위치)
Switch(config)# class-map VOIP
Switch(config-cmap)# match protocol rtp
Switch(config)# policy-map PRIORITY
Switch(config-pmap)# class VOIP
Switch(config-pmap-c)# priority 1000
Switch(config)# interface GigabitEthernet0/1
Switch(config-if)# service-policy output PRIORITY📌 QoS는 네트워크 성능을 최적화하여 끊김 없는 VoIP 및 비디오 스트리밍을 보장
🔹 스위치 vs 허브 vs 라우터 비교
| 기능 | 허브 | 스위치 | 라우터 |
|---|---|---|---|
| 패킷 전달 방식 | 모든 포트로 전송 | MAC 주소 기반 전송 | IP 주소 기반 라우팅 |
| 네트워크 성능 | 낮음 | 높음 | 매우 높음 |
| 충돌 도메인 | 하나의 도메인 | 포트별 개별 도메인 | 네트워크 간 라우팅 |
| 브로드캐스트 도메인 | 하나의 도메인 | VLAN 기반 분리 가능 | 인터페이스별 분리 가능 |
📌 스위치는 네트워크 성능을 크게 향상시키며, 라우터와 함께 사용하면 더욱 효율적인 네트워크 구축 가능
📌 결론
✅ 스위치는 네트워크에서 데이터 패킷을 효율적으로 전달하는 핵심 장비이다.
✅ VLAN, STP, 트렁킹 등의 기능을 활용하여 네트워크 성능을 최적화할 수 있다.
✅ L2 스위치는 기본적인 스위칭 기능을 제공하며, L3 스위치는 라우팅 기능까지 수행한다.
✅ QoS를 활용하면 네트워크 트래픽을 효율적으로 관리하고 서비스 품질을 향상할 수 있다.