L3 스위치

L3스위치(Layer3 Switch)

L3 스위치(Layer3 Switch)는 L2 스위치 기능과 L3 라우터 기능 모두를 갖춘 장비로 라우터를 스위치 내에 수용시켜 계층 3에서 동작시킨 장치이다.

개요

L3 스위치는 서로 다른 네트워크 간의 연결이 가능한 것으로 포트간 패킷 스위칭을 위해 패킷의 IP나 IPX 주소를 읽어서 스위칭을 하며, 통신 경로를 한 번만 설정한다. 해당 프로토콜을 쓰는 패킷에 대해 스위칭이 가능하며, IP나 IPX 주소가 OSI 7 계층 중 3 계층에 해당하기 때문에 레이어 3 스위치라고 한다. L2 스위치에 라우팅 기능을 추가하고, 대부분의 고성능 하드웨어를 기초로 하였으며 기본 구성은 L2와 동일하다.

특징

L3 스위치는 출발지와 목적지 IP 기반 패킷의 경로 제어를 할 수 있다. 랜(LAN) 내부 통신을 위한 L2 스위치 기능을 포함하고 있으며, 스태틱 및 다이내믹 라우팅(RIP, OSPF 등)을 지원한다.

구성도

동작 원리

부팅 시 각 포트로 연결된 노드의 상태를 확인하고, 노드의 주소를 테이블의 메모리에 적재하여 패킷이 전달될 때 이 정보를 바탕으로 스위칭을 한다. L3은 L2에 비해 고급 기능을 지원하므로 L2는 일부 고급 기종에서만 스위치에 IP 주소를 할당하지만 L3은 기본적으로 스위치 자체에 IP 주소를 할당한다. 각 포트별 IP 주소 할당 내역 등을 설정하여 스위칭 할 때 설정된 값을 이용한다.

동작 방식

기본적으로 서로 다른 VLAN ID 간에는 라우터를 통하여 패킷을 전송하게 된다. 그러나 L3 스위치는 수신된 패킷에서 L3에 해당하는 IP 정보 부분을 살펴보고 있다가 자신이 이미 알고 있는 주소이면 굳이 라우터를 통하지 않고 자신이 직접 하드웨어적으로 곧바로 전송하는 방식이다.

스위칭 비교

구분	L2 스위칭	L3 스위칭
참조 테이블	맥주소 테이블	라우팅 테이블
참조 PDU	이더넷 프레임	IP 패킷
참조 필드	목적지 맥주소	목적지 IP 주소
스위칭 프레임	이더넷 프레임	이더넷 프레임, 프레임 릴레이 프레임, PPP 프레임 등
L2 헤더 처리	그대로	새로운 헤더로 변경 교체
스패닝 트리 프로토콜(Spanning Tree Protocol)	2개 이상 스위치 연동 시 루프 구조 생성 차단	802.1d
포트 미러링(Port Mirroring)	특정 트래픽 분석 위해 트래픽을 다른 포트로 복사	SPAN (Switch Port Analyzer)
이더넷 전원 장치(Power over Ethernet)	포트에 전력을 인가하여 케이블 통해 AP 등에 전송	802.3af

장점

브로드캐스트 트래픽으로 전체 성능 저하를 막을 수 있으며, 트래픽 체크, 가상 랜 등의 많은 부가 기능을 가지고 있다.

단점

특정 프로토콜을 이용해야 스위칭을 할 수 있으며, 대부분의 트래픽이 서브넷의 한계를 넘는다.

기능

• L3 스위치 기능

항목	주요 기능	설명
레이어3 기능 측면	라우팅 프로토콜(Routing Protocol) 관리	정적 라우팅, 동적 라우팅 및 RIP, IGRP, OSPF, BGP, IS-IS
	패킷 트랜스미션(Packet Transmission)	IP 기반 Next Hop 패킷 전송, 네트워크 간 통신 기능
	패킷 헤더(Packet Header) 관리	3계층 패킷 헤더 인식, 패킷 헤더(Packet Header) 캡슐레이션
레이어2 기능 측면	스위칭(Switching)	맥주소 기반 프레임 전송, 이더넷(Ethernet), 토큰링(Token Ring) 방식
	루핑(Looping) 방지	IEEE 802.1d 표준 루핑 방지 기능, BPDU 기반 STP, RSTP, PVST
	Vlan, Trunk	IEEE 802.1q 표준 서브넷 구성, Tagged Vlan, Port Vlan, Trunk
고가용성 측면	노드 클러스터링(Node Clustering)	VRRP(표준), HSRP(Cisco), RIP, VIP, Preempt, Priority
	링크 어그리게이션(Link Aggregation)	IEEE 802.3ad 기반 대역폭 확대, LACP(표준), PAgP(Cisco)
	스태킹(Stacking)	복수 스위치 → 단일 스위치 구성, 포트 확장 및 스위치 이중화
기타 기능	포트 모니터(Port Monitor)	포트 트래픽 복제(Mirroring), 트래픽 및 패킷 분석 시 사용
	QoS	포트 별 대역폭 설정(Rate-Limit), 전송 가능 패킷 수 제한
	ACL	Source/Destination 기반 필터링, PBR(Policy Based Routing) 기능

참고자료

• kkajobs까마기, 〈L2,L3,L4 스위치 정의 및 개념 정리〉, 《티스토리》, 2014-09-22
• 도리, 〈L3 스위치(Layer 3 Switch)〉, 《개인 블로그》, 2018-12-05
• 〈L3 Switch(정보통신기술용어해설)〉, 《정보통신기술용어해설》, 2020-10-23

같이보기

• 스위치
• L2 스위치
• OSI 7 계층
• 맥주소

이 L3 스위치 문서는 하드웨어에 관한 글로서 검토가 필요합니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 문서 내용을 검토·수정해 주세요.

개발 : 프로그래밍, 소프트웨어, 데이터, 솔루션, 보안, 하드웨어 □■⊕, 컴퓨터, 사무자동화, 인터넷, 모바일, 사물인터넷, 게임, 메타버스, 디자인 하드웨어 L2 스위치 • L3 스위치 • L4 스위치 • L7 스위치 • PTL • VTL • 가상 인터넷데이터센터(VIDC) • 나스(NAS) • 네트워크 스위치 • 다스(DAS) • 라우터 • 랙 • 맥주소 • 모뎀 • 방화벽 • 백본 • 백업장비 • 부대시설 • 브릿지 • 브릿지 테이블 • 샌 • 서버 • 스토리지 • 웹방화벽 • 웹스토리지 • 유니버설 플래시 스토리지 • 유피에스(UPS) • 이더넷 • 인터넷데이터센터(IDC) • 인프라 • 전산실 • 캐리어 이더넷 • 컴퓨터 클러스터 • 컴프레서 • 케이블 • 케이지 • 클라우드 스토리지 • 파이버 채널 • 펌웨어 • 하드웨어 • 항온항습기 하드웨어 관리 CDC • CDN • 가상머신 • 가상화 • 가용성 • 고가용성(HA) • 대역폭 • 라우팅 • 랙 • 레이드 • 레플리케이션 • 로드밸런싱 • 마스터 • 마스터-슬레이브 • 미러링 • 미러사이트 • 백업 • 백업사이트 • 복구 • 볼팅 • 부하 • 비즈니스 연속성(BC) • 서버 가상화 • 소산백업 • 스탠바이 • 스토리지 가상화 • 슬레이브 • 액티브 • 액티브-스탠바이 • 액티브-액티브 • 오프라인 백업 • 웜사이트 • 장애 • 장애복구 • 재해복구(DR) • 재해복구센터 • 지속적 데이터 보호(CDP) • 콜드사이트 • 페일오버 • 프로비저닝 • 프록시 • 핫사이트 • 핫스왑 네트워크 ADSL • AP • DSL • VPN • 게이트웨이 • 경로 • 공유기 • 네트워크 • 네트워크 가상화 • 네트워크 관리 시스템(NMS) • 네트워크 기기 • 네트워크 모니터링 • 네트워크 인터페이스 • 네트워크 장비 • 네트워크 케이블 • 네트워크 트래픽 • 네트워크 트래픽 모니터링 장비 • 라우터 • 랜(LAN) • 랜카드 • 리피터 • 망 • 무선 • 무선공유기 • 무선네트워크 • 무선랜 • 무선랜카드 • 무선브릿지 • 브릿지 • 수동 광통신망 • 아이피(IP) • 왠(WAN) • 유선 • 유선랜 • 유무선 • 인터넷공유기 • 전산망 • 전용회선 • 정보통신망 • 최단경로 • 컴퓨터 네트워크 • 터미널 • 통신 네트워크 • 통신회선 • 허브 • 호스트 • 홉 • 회선 통신 1세대 이동통신 • 2세대 이동통신 • 3세대 이동통신 • 4G(4세대 이동통신) • 5G(5세대 이동통신) • 6G • CDMA • GSM • IMT2000 • LTE • PC통신 • WCDMA • 공중전화 • 광선 • 광섬유 • 광케이블 • 기지국 • 디지털 • 모스부호 • 무선단말기 • 무선전화 • 무선통신 • 문자메시지 • 방송 • 방송통신 • 변조 • 보이스톡 • 브로드밴드 • 비디오폰 • 송신기 • 수신기 • 스마트폰 • 스타링크 • 아날로그 • 영상통화 • 와이맥스 • 와이브로 • 와이파이 • 유무선통신 • 유선전화 • 유선통신 • 음성 • 음성통화 • 이동통신 • 일반전화 • 전기통신번호 • 전기통신사업 • 전달 매개체 • 전신 • 전파 • 전화 • 전화기 • 점대점 통신 • 주파수 • 주파수 간섭 • 채널 • 초고속 인터넷 • 카폰 • 커버리지 • 통신 • 통신장비 • 페이스톡 • 프로토콜 • 헤르츠 • 휴대전화 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반