[CS Network] 라우팅과 스위칭

 

안녕하세요 펭귄 교수입니다.

 

컴퓨터 네트워크에서 라우팅과 스위칭은 데이터를 전달하는 데 중요한 역할을 하는 두 가지 핵심 기능입니다.

이 두 개념은 서로 다른 방식으로 네트워크를 구성하고 데이터 패킷을 전달하며, 라우터와 스위치는 각각 라우팅과 스위칭 기능을 수행하는 중요한 장비입니다.

 

이 글에서는 라우팅과 스위칭의 차이점과 기능, 그리고 라우터와 스위치의 역할에 대해 알아보겠습니다.

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1. 라우팅(Routing)

라우팅은 네트워크에서 데이터 패킷을 목적지까지 전달하는 과정입니다. 패킷이 네트워크 내에서 다양한 경로를 거치게 되는데, 그 중에서 가장 효율적인 경로를 선택하는 것이 라우팅의 핵심입니다. 라우터는 이 경로를 결정하는 장치로, 네트워크의 다른 라우터들과 통신하며 최적의 경로를 계산합니다.

 

라우터

라우터의 역할

라우터는 네트워크 계층(Layer 3)에서 동작하며, 각 패킷의 목적지 IP 주소를 기반으로 패킷을 전달합니다. 라우터는 네트워크 간 연결을 제공하고, 다양한 서브넷을 연결하여 복잡한 네트워크를 형성할 수 있습니다.

• 네트워크 간 연결: 서로 다른 네트워크, 예를 들어 회사의 내부 네트워크와 인터넷 사이에서 패킷을 전달합니다.
• 라우팅 테이블: 라우터는 각 패킷이 이동할 경로를 결정하기 위해 라우팅 테이블을 사용합니다. 이 테이블에는 각 네트워크와 그에 연결된 라우터의 정보가 저장되어 있습니다.
• 패킷 필터링: 라우터는 트래픽 필터링을 통해 보안 정책을 구현할 수 있습니다. 특정 패킷을 허용하거나 차단하는 방식으로 네트워크 보안을 강화합니다.

라우팅 프로토콜

라우터는 다양한 라우팅 프로토콜을 사용하여 경로를 결정합니다. 가장 널리 사용되는 프로토콜 중 몇 가지를 소개하겠습니다.

1. RIP (Routing Information Protocol): 가장 오래된 라우팅 프로토콜 중 하나로, 네트워크 내에서 각 라우터가 라우팅 테이블을 다른 라우터와 공유하여 경로를 결정합니다. 단순하지만 대규모 네트워크에서는 비효율적일 수 있습니다.
2. OSPF (Open Shortest Path First): 링크 상태 라우팅 프로토콜로, 네트워크의 모든 경로를 평가하여 최단 경로를 선택합니다. 대규모 네트워크에서 매우 효율적으로 작동합니다.
3. BGP (Border Gateway Protocol): 인터넷과 같은 매우 큰 네트워크에서 사용되며, 자율 시스템 간의 경로를 결정하는 데 사용됩니다.

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2. 스위칭(Switching)

스위칭은 데이터 패킷이 동일한 네트워크 내에서 목적지로 이동할 때 사용하는 방식입니다. 스위칭은 주로 데이터 링크 계층(Layer 2)에서 발생하며, 스위치는 LAN(Local Area Network) 내에서 장치 간 데이터를 전달합니다. 각 장치는 고유한 MAC 주소를 가지고 있으며, 스위치는 이를 사용하여 패킷을 전달합니다.

스위치의 역할

스위치는 네트워크에서 패킷을 효율적으로 전달하는 데 중요한 역할을 합니다. 스위치는 각 장치의 MAC 주소를 학습하고, 패킷이 올바른 장치로 전달되도록 도와줍니다.

• MAC 주소 기반 패킷 전달: 스위치는 데이터 링크 계층에서 MAC 주소를 기반으로 패킷을 전달합니다. 이를 통해 네트워크 내에서 각 패킷이 정확한 목적지로 도달합니다.
• 프레임 필터링: 스위치는 데이터가 필요하지 않은 장치로 전달되는 것을 방지하는 필터링 기능을 제공합니다.
• Full Duplex 통신: 대부분의 스위치는 Full Duplex 모드를 지원하여 네트워크 장치 간에 양방향 통신을 가능하게 합니다.

스위치의 유형

스위치는 그 기능에 따라 여러 가지로 나눌 수 있습니다.

1. 언매니지드 스위치: 가장 기본적인 스위치로, 사용자가 설정할 수 있는 기능이 거의 없습니다. 설치만으로 바로 사용할 수 있으며, 작은 네트워크에서 주로 사용됩니다.
2. 매니지드 스위치: 다양한 설정과 관리 기능을 제공하는 스위치로, VLAN 설정, 트래픽 모니터링, 네트워크 보안 등 고급 기능을 지원합니다.
3. 레이어 3 스위치: 라우팅 기능을 지원하는 스위치로, 데이터 링크 계층뿐만 아니라 네트워크 계층에서도 패킷을 처리할 수 있습니다.

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3. 라우터와 스위치의 차이점

라우터와 스위치는 기능과 역할에서 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다.

구분	라우터	스위치
계층	네트워크 계층(Layer 3)	데이터 링크 계층(Layer 2)
역할	네트워크 간 연결 및 라우팅	동일 네트워크 내에서 데이터 패킷 전달
사용 프로토콜	IP, RIP, OSPF, BGP 등	이더넷, MAC 주소
주요 기능	패킷의 최적 경로 선택, 네트워크 보안	패킷 전달 및 필터링, 네트워크 세분화
예시	인터넷 연결을 위한 홈 라우터, 기업의 네트워크 라우터	기업 네트워크의 스위치, 가정용 이더넷 스위치

 

라우터는 네트워크 간 데이터를 전달하며, 스위치는 동일한 네트워크 내에서 데이터를 전달합니다. 라우터는 패킷의 목적지 IP 주소를 기반으로 경로를 결정하고, 스위치는 MAC 주소를 기반으로 패킷을 전달합니다.

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4. 라우팅과 스위칭의 결합

현대의 네트워크는 단순히 라우터나 스위치 하나만을 사용하는 것이 아니라, 이 둘을 결합하여 복잡한 네트워크 구조를 구성합니다. 예를 들어, 회사의 네트워크는 내부에서는 스위칭을 통해 데이터가 전달되지만, 외부 네트워크나 인터넷으로 나가는 데이터는 라우팅을 통해 전달됩니다.

네트워크 아키텍처의 예시

1. 사내 네트워크: 회사 내부에서는 스위치가 주로 사용되어 직원 간 데이터 전송이 이루어집니다. 각 층에 스위치를 배치하여 효율적인 데이터 흐름을 관리할 수 있습니다.
2. 인터넷 연결: 사내 네트워크에서 인터넷으로 데이터를 전송할 때는 라우터가 사용됩니다. 라우터는 외부 네트워크와 연결되며, 트래픽을 제어하고 라우팅 테이블을 통해 최적의 경로를 찾습니다.

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5. 라우팅 및 스위칭의 중요성

라우팅과 스위칭은 네트워크가 제대로 작동하는 데 필수적인 역할을 합니다. 라우터와 스위치는 데이터가 올바르게 전달되도록 돕는 장치로, 네트워크 효율성과 성능을 향상시킬 수 있습니다. 네트워크를 설계할 때는 이 두 가지 장비의 역할을 정확히 이해하고, 각각의 기능을 잘 활용하여 최적의 네트워크 구성을 해야 합니다.

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마무리

라우팅과 스위칭은 현대 네트워크에서 없어서는 안 될 핵심 기술입니다. 라우터와 스위치는 각각 네트워크의 다른 부분을 담당하며, 데이터를 올바른 경로로 전달하는 중요한 역할을 합니다.

라우터는 네트워크 간 연결을 담당하고, 스위치는 동일한 네트워크 내에서 데이터를 효율적으로 전달하는 역할을 합니다.

이 두 가지 기술을 적절히 이해하고 활용하는 것이 네트워크 설계의 성공 열쇠입니다.