L2 스위치

L2스위치

L2 스위치는 MAC 정보(MAC Table)를 보고 스위칭을 하는 일반적인 스위치 기능이다.

개요

L2 기능이 있는 스위치를 스위칭 허브, 스위치 또는 L2라고 부른다. 느리고 충돌이 생기는 허브의 단점을 개선하기 위해 프레임을 목적지까지 포워딩 시키는 OSI Layer 2 MAC 주소 기반 네트워크 장치를 말한다. 가장 흔히 볼 수 있는 스위칭 방식이고 다른 방식에 비해 저렴하다. 패킷의 MAC 주소를 읽어 스위칭 시키며 라우팅이 불가능하며, 브로드캐스트 패킷에 의해 성능 저하가 발생한다.

특징

L2 스위치는 패킷이 왔을 때 그것의 목적지가 어디인지를 보고 그 목적지로 보내주는 역할만 한다. IP 어드레스를 이해하지 못하므로 라우팅이 불가능하다. 가장 흔히 볼 수 있는 스위치 방식으로 다른 방식에 비해서 저렴하다. 패킷의 MAC 주소를 읽어 스위칭하고, MAC의 OSI 계층 중 2계층에 해당하기 때문에 Layer 2 스위치라고 한다. 기본적인 동작은 브리지나 스위칭 허브로 모든 자료를 보내는 곳으로 수신 번지를 전송한다. 브리지는 어떤 포트에서 받은 데이터를 다른 포트로 전송하나 L2 스위치 허브에서는 여러 개의 포트 중 특정 포트로만 전송한다.

동작 원리

다른 스위치처럼 프로세서, 메모리, 펌웨어(OS)가 담겨있는 FLASH ROM으로 구성되어 있다. 부팅이 되면 L2 스위치는 각 포트별로 연결되어 있는 노드의 상태를 확인한다. 각 노드의 MAC 주소를 알아내서 이것을 메모리에 적재하게 되고, 패킷이 전달될 때 이 정보를 바탕으로 스위칭하게 된다. 스위치의 운영체제가 적재되거나 스위칭 시 각 포트별 주소 정보가 저장된다. 스위칭 허브를 선택할 때 스위칭 허브가 얼마만큼의 메모리와 어느 정도의 주소 테이블을 저장할 수 있는지를 확인한다. 보통의 스위치는 메모리 용량 이상의 주소가 저장될 경우 즉 연결 노드가 많은 경우 스위칭 기능이 중지되고, 더미 허브와 같은 방식으로 동작한다.

동작 절차

전송 방식

• L2 스위치의 기능

전송 방식	설명	특징
cut through	수신 프레임의 목적지 주소만 확인 후 포워딩	처리 속도가 빠르고 에러 감지가 어려움
store and forwarding	수신 프레임 전체 수신 및 체크 후 forwarding	처리 속도가 느리고 에러 감지가 용이함
Fragment Free	프레임 앞 64byte만 읽고 에러 처리, 포워딩	처리 속도와 에러 감지 모두 적당함

장점

구조가 간단하고 신뢰성이 높으며 가격이 저렴하고 성능이 좋다.

단점

브로드캐스트 패킷에 의해 성능 저하가 발생한다. 라우팅이 불가능하고, 상위 레이어 프로토콜을 이용한 스위칭이 불가능하다.

기능

• L2 스위치의 기능

기능	설명	관련 기술
learning	출발지 주소가 MAC 테이블에 없으면 MAC 주소 저장	MAC table
flooding	목적지 주소가 MAC 테이블에 없으면 전체 포트에 전달	Broadcast
filtering	출발지, 목적지가 동일 네트워크 존재 시 다른 네트워크로 전파 차단	Collision Domain
aging	MAC 테이블의 주소는 일정 시간 후 삭제	Aging Time

부가 기능

• L2 스위치의 부가 기능

부가 기능	설명	관련 기술
VLAN	가상의 VLAN 생성, VLAN 간 프레임 전송 구분	802.1q
Link Aggregation	포트를 두 개 이상 묶어 대역폭과 가용성 증대	802.3ad
Spanning Tree Protocol	2개 이상 스위치 연동 시 루프 구조 생성 차단	802.1d
Port Mirroring	특정 트래픽 분석 위해 트래픽을 다른 포트로 복사	SPAN (Switch Port Analyzer)
Power over Ethernet	포트에 전력을 인가하여 케이블 통해 AP등에 전송	802.3af

참고자료

• 도리, 〈도리의 디지털라이프〉, 《블로그》, 2018-12-06
• Pilot PiloTest , 〈(네트워크)스위치(Switch) - L2, L3, L4 스위치 - L7 스위치〉, 《티스토리》, 2020-11-02
• 파이어볼러, 〈스위치(Switch)와 L2 L3 L4 스위치〉, 《티스토리》, 2015-03-03

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