스위치, 브로드캐스트 도메인, VLAN

네트워크 환경에서 스위치(Switch), 브로드캐스트 도메인(Broadcast Domain), 그리고 VLAN(Virtual Local Area Network)은 데이터 전달과 네트워크 관리의 핵심 개념입니다.

이번 포스팅에서는 이 세 가지 개념과 상호작용, 그리고 실무에서의 활용 방식을 쉽게 이해할 수 있도록 설명하겠습니다.

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1. 스위치(Swtich)란?

① 정의

스위치는 네트워크에서 여러 장치를 연결하고 데이터를 전달하는 장치입니다.

데이터를 효율적으로 분배하고 네트워크 성능을 높이는 역할을 합니다.

 

② 작동 원리

• MAC 주소 학습: 스위치는 연결된 장치의 MAC 주소를 학습하고 이를 기반으로 데이터를 적절한 포트로 전달.
• 포워딩(Forwarding): 특정 장치로만 데이터를 전달하여 네트워크 트래픽을 줄임.

 

③ 주요 기능

• 충돌 도메인 분리: 각 포트를 별도 충돌 도메인으로 관리.
• 데이터 전달 최적화: 필요한 장치로만 데이터 전달
• VLAN 지원: 논리적으로 네트워크를 분리 가능

 

④ 활용 사례

• 가정용 네트워크에서 컴퓨터, 프린터, NAS 연결.
• 기업 환경에서 서버, 클라이언트, IP 카메라 연결.

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2. 브로드캐스트 도메인(Broadcast Domain)

① 정의

브로드캐스트 도메인은 네트워크 내에서 브로드캐스트 메시지가 도달할 수 있는 장치의 범위를 의미합니다.

• 브로드캐스트 메시지: 네트워크의 모든 장치로 전송되는 데이터 패킷.
  • 예: ARP 요청, DHCP 요청

 

② 특징

• 같은 브로드캐스트 도메인 내에서는 모든 장치가 브로드캐스트 메시지를 수신.
• 브로드캐스트 메시지가 많아지면 네트워크 성능이 저하될 수 있음.

 

③ 스위치와 브로드캐스트 도메인

• 스위치는 기본적으로 브로드캐스트 도메인을 분리하지 않음.
  • 하나의 스위치에 연결된 모든 장치는 동일한 브로드캐스트 도메인에 속함.

 

④ 브로드캐스트 도메인 분리 방법

• 라우터: 기본적으로 브로드캐스트 도메인을 분리.
• VLAN: 스위치에서도 브로드캐스트 도메인을 논리적으로 분리 가능.

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3. VLAN(Virtual Local Area Network)이란?

① 정의

VLAN은 물리적으로 같은 스위치에 연결된 장치들을 논리적으로 분리하여 별도의 네트워크로 구성하는 기술입니다.

• VLAN을 통해 브로드캐스트 도메인을 분리할 수 있음.

 

② 특징

• 논리적 네트워크 분리: 같은 스위치에 연결된 장치라도 VLAN ID가 다르면 통신 불가
• 보안 강화: 민감한 데이터가 있는 장치를 다른 VLAN 으로 분리.
• 트래픽 제어: 네트워크 트래픽을 VLAN별로 분산.

 

③ VLAN 태그

• IEEE 802.1Q 표준: VLAN 태그를 데이터 프레임에 추가하여 VLAN 정보를 포함.
  • VLAN ID: 1~4094 사이의 숫자로 VLAN 식별.

 

④ VALN 구성 방식

1. 액세스 포트(Access Port):
   • 단일 VLAN에 연결된 장치와 통신.
   • 예: 데스크톱, 프린터
2. 트렁크 포트(Trunk Port):
   • 여러 VLAN 간 데이터를 전달.
   • 예: 스위치 간 연결, 라우터와 스위치 연결

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4. 스위치, 브로드캐스트 도메인, VLAN의 상호 작용

① 기본 스위치의 동작

• 모든 포트는 동일한 브로드캐스트 도메인에 속함.
• 네트워크 트래픽이 증가하면 브로드캐스트 메시지가 모든 장치로 전송되어 성능 저하.

 

② VLAN이 적용된 스위치의 동작

• 각 VLAN은 별도의 브로드캐스트 도메인으로 작동.
• VLAN 간 데이터 전송은 라우터 또는 L3 스위치가 필요
• 예:
  • VLAN 10: IT 부서(192.168.10.x)
  • VLAN 20: HR 부서(192.168.20.x)
  • VLAN 10과 VLAN 20은 서로 격리됨.

 

③ 브로드캐스트 도메인 감소

• VLAN을 사용하면 브로드캐스트 메시지가 특정 VLAN 내에서만 전송.
• 네트워크 성능과 보안 모두 향상.

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5. VLAN 설정 방법

① VLAN 구성

1. 스위치 VLAN ID 생성
   • 예:
     • VLAN 10 (IT 부서)
     • VLAN 20 (HR 부서)
2. 포트 할당
   • Access 포트를 VLAN에 할당.
   • Trunk 포트로 VLAN 간 데이터 전달

 

② 예시: Cisco 스위치에서 VLAN 설정

# VLAN 생성
switch(config) # vlan 10
switch(config-vlan) #name IT
switch(config-vlan) #exit

switch(config) # vlan20
switch(config-vlan) #name HR
switch(config-vlan) #exit

#포트 할당
switch(config) #interface FastEthernet0/1
swtich(config-if) #switchport mode access
switch(config-if) #switchport access vlan 10

switch(config) #interface FastEthernet0/2
switch(config-if) #switchport mode access
switch(config-if) #switchport access vlan 20

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6. 활용 사례

① 기업 네트워크

• 부서별로 VLAN을 분리하여 트래픽을 제어하고 보안을 강화

 

② 데이터 센터

• 고객별 VLAN 설정으로 자원 격리.
• VLAN 태깅을 통해 스위치 간 대규모 데이터 전송.

 

③ IoT 네트워크

• IoT 장치를 별도의 VLAN에 할당하여 보안 강화.

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7. 스위치, 브로드캐스트 도메인, VLAN의 장단점

특징	장점	단점
스위치	네트워크 트래픽 관리, 데이터 전달 최적화	기본적으로 브로드캐스트 도메인을 분리하지 ㅇ낳음
브로드캐스트 도메인	모든 장치로 데이터 전달 가능	트래픽 과부화 발생 가능
VLAN	네트워크 분리, 보안 및 트래픽 제어 용이	설정 및 관리가 복잡

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스위치, 브로드캐스트 도메인, VLAN은 네트워크 설계와 관리에서 중요한 역할을 합니다.

스위치는 데이터를 효율적으로 전달하고,

브로드캐스트 도메인은 데이터 전송 범위를 정의하며,

VLAN은 네트워크를 논리적으로 분리하여 성능과 보안을 향상시킵니다.