[Network] 스위치와 라우터

 

데이터를 올바른 목적지로 전송하기 위해선 스위치와 라우터 장비가 필요합니다.
이번 포스팅에선 이 두 장비의 특성과 차이점에 대해 작성하겠습니다.

 

목차

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1. 스위치란?

CISCO의  CBS110-24T 제품

• 스위치는 LAN 내에서 장치들을 연결하여, 연결된 장치들 간 통신을 가능하게 합니다.
• 스위치는 MAC 주소를 학습하고, 이해할 수 있습니다.
• MAC address
  • NIC(Network Interface Card. LAN Card 등)에 대한 식별자를 말합니다.
  • 전세계에서 유일한 48자리 숫자입니다. (주로 16진수로 표현)

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2. 스위치의 원리

• 스위치는 LAN 내 장치들의 MAC주소를 학습하여 CAM Table(Content Addressable Memory Table)에 저장합니다.
• 데이터 프레임이 스위치로 들어오면, 목적지의 MAC 주소로 데이터를 전달합니다.
• 만약 목적지 주소가 CAM Table에 없을 경우, 모든 장치로 데이터를 전달합니다. 
  • 이를 플러딩이라고 합니다.

예를 들어 아래 그림을 보겠습니다.

• 왼쪽 컴퓨터의 MAC 주소는 AA:BB이며, 스위치 Eth 0에 연결되어 있습니다.
• 스위치가 Frame을 수신하면 출발지와 도착지의 MAC 주소 정보를 읽습니다.
  • 위 그림에서 스위치는 Eth0 포트에서 Frame을 수신했으며, 출발지가 AA:BB입니다.
  • 따라서 스위치는 Eth 0 포트의 MAC주소가 AA:BB임을 알 수있습니다.
• 현재 CAM Table에는 CC:DD가 없으므로 플러딩하여 모든 장치에 프레임을 전송합니다.
• 이제 Mac 주소가 CC:DD인 오른쪽 PC가 응답할 것이고, 따라서 스위치는 Eth 1포트의 Mac 주소가 CC:DD라고 CAM Table을 업데이트할 것입니다.

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3. 라우터란?

• 라우터는 서로 다른 네트워크 간 통신을 가능하게 합니다. (LAN과 WAN, 서브넷과 서브넷 등)
• 라우터는 패킷을 읽어 도착지 IP를 확인하고, 최적의 경로를 계산합니다.
• 이때 핵심적으로 사용되는 것이 라우팅 테이블입니다.

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4. 라우팅 테이블

라우팅 테이블은 패킷의 이동 경로를 결정할 정보가 담긴 테이블로, 네트워크 주소와 다음 홉 정보를 저장합니다.

예를 들어, Windows cmd에선 route print 명령을 통해 확인할 수 있습니다. 게이트웨이가 Next hop 정보입니다. 

 

라우팅 테이블은 다음 두 가지 방법에 의해 생성됩니다.

• 정적 라우팅: 관리자가 수동으로 라우팅 테이블을 지정합니다.
• 동적 라우팅: 라우팅 프로토콜을 사용해 자동으로 경로 정보가 업데이트됩니다.
  • RIP (Routing Information Protocol): 홉 수 기준
  • OSPF (Open Shortest Path First): 다익스트라 알고리즘 기준 
  • BGP (Border Gateway Protocol): 느리지만 대량의 트래픽을 처리할 수 있어 ISP 간 통신에 사용 

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5. 결론

스위치는 OSI 2계층에서 MAC 주소를 기반으로 장치 간 통신하는 데 사용됩니다.

라우터는 OSI 3계층에서 IP 주소를 기반으로 서로 다른 네트워크 간 통신을 처리하는 데 사용됩니다.

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참고 문서

Juniferr Network - 네트워크 스위치란 무엇입니까?

ComputereNetworkingNotes - How Switch learns the MAC addresses Explained

Cloudflare - 라우터란?

Lenovo - Unlocking the Secret of Routing Table