L2,L3,L4 스위치 개념 및 차이점 쉽게 이해하기

IT용어/네트워크

L2,L3,L4 스위치 개념 및 차이점 쉽게 이해하기

아이럽스토리지 2025. 3. 5. 20:19

네트워크 환경에서 스위치는 데이터의 원활한 흐름을 책임지는 중요한 장치입니다.

L2, L3, L4 스위치는 각기 다른 계층에서 데이터를 처리하며, 역할과 기능이 다릅니다.

이들의 개념 및 차이점에 대해서 한번 알아보겠습니다.

L2 스위치란?

L2 스위치는 OSI 7계층 모델에서 데이터 링크 계층에 속합니다.

주된 기능은 MAC 주소 기반으로 데이터를 전달하는 것입니다.

네트워크 성능을 향상시키기 위해 VLAN을 지원하며, 브로드캐스트 도메인을 세분화하는 역할도 수행합니다.

주요 기능

스위치는 연결된 장치의 MAC 주소를 학습해 MAC 주소 테이블을 구축
목적지 MAC 주소를 확인해 해당 포트로만 데이터(프레임)를 전송
각 포트는 독립적인 충돌 도메인을 형성해 네트워크 효율성을 높임

동작 방식

Learning

스위치는 연결된 장치(컴퓨터 장치 등)의 MAC 주소를 기억.
MAC 주소는 장치의 고유 번호로, 스위치는 이 정보를 통해 데이터를 정확히 전달

Forwarding

데이터를 받으면 목적지 MAC 주소를 확인하고, 해당 장치가 연결된 포트로만 데이터를 보냄
A → B로 데이터를 보낼 때, C는 이 데이터를 받지 않음

Flooding

목적지 MAC 주소를 모를 경우, 모든 포트로 데이터를 뿌림
처음에는 B의 위치를 모르니 모든 포트로 데이터를 보내고, B가 응답하면 위치를 학습

Filtering

같은 네트워크 안에서 불필요한 데이터 전송을 막음
A → B 데이터를 C에게 보내지 않음

Aging

일정 시간 동안 사용되지 않은 MAC 주소는 테이블에서 삭제

주요 특징

하드웨어 기반 전송으로 빠른 속도를 제공
동시에 양방향 통신이 가능
VLAN을 통해 네트워크를 논리적으로 분할
스패닝 트리 프로토콜(STP)로 루프를 방지하여 네트워크 안전성 확보

장점

성능 향상: 충돌 도메인 분리로 네트워크 효율성이 증가
보안 강화: MAC 주소 기반 전송으로 불필요한 프레임 전송을 줄임
관리 용이성: VLAN과 STP를 통해 네트워크 관리가 쉬움

L3 스위치란?

L3 스위치는 IP 주소를 기반으로 패킷을 라우팅할 수 있는 기능을 갖춘 장치입니다.

기존 라우터보다 속도가 빠르고, 고성능 네트워크 환경에서 많이 사용됩니다.

네트워크에서 VLAN 간 통신을 가능하게 하며, 라우팅 프로토콜을 지원합니다.

주요 기능

라우팅: 서로 다른 IP대역간 IP 주소를 기반으로 패킷을 통신을 가능하게 함

스위칭: 같은 네트워크 안에서는 MAC 주소를 기반으로 데이터를 전달

VLAN 간 라우팅

VLAN으로 나뉜 네트워크 간 통신을 가능
영업부 VLAN과 개발부 VLAN이 서로 통신할 수 있게 함

트래픽 관리

QoS(Quality of Service) 에 우선순위를 부여해 원활하게 전달합니다.

동작 방식

패킷 수신: 패킷이 들어오면 목적지 IP 주소를 확인
라우팅 테이블 조회: 목적지 IP 주소에 해당하는 경로를 라우팅 테이블에서 찾음
패킷 전달: 해당 경로를 통해 패킷을 전달
스위칭: 동일한 네트워크 내에서는 MAC 주소를 기반으로 스위칭을 수행

주요 특징

고속 라우팅: 하드웨어 기반 라우팅으로 빠른 속도를 제공
VLAN 지원: VLAN 간 라우팅을 지원해 네트워크를 논리적으로 분할하고 통신 함
QoS: 트래픽 우선순위를 관리해 중요한 데이터의 전송을 보장
보안 기능: ACL(Access Control List)을 통해 네트워크 보안을 강화
스케일러빌리티: 대규모 네트워크에서도 효율적으로 동작

장점

성능 향상: 고속 라우팅과 스위칭으로 네트워크 효율성이 증가
유연성: VLAN 간 라우팅과 다양한 프로토콜 지원으로 네트워크 설계가 유연
관리 용이성: 통합된 관리 인터페이스로 네트워크 관리가 쉬움

L2 스위치와의 차이점

L2 스위치: MAC 주소를 기반으로 데이터 프레임을 전달하며, 주로 동일한 네트워크 내에서 사용
L3 스위치: IP 주소를 기반으로 패킷을 전달하며, 서로 다른 네트워크 간 통신을 지원

L4 스위치란?

L4 스위치는 OSI 모델의 전송 계층에서 동작합니다.

TCP/UDP 포트 번호와 IP 주소를 기반으로 트래픽을 관리하고 분산하는 네트워크 장비입니다.

L3 스위치의 기능에 추가로 로드 밸런싱과 트래픽 관리 기능을 제공해, 네트워크의 성능과 안정성을 높입니다.

주요 기능

로드 밸런싱: 여러 서버에 트래픽을 분산시켜 부하를 균등하게 나눔
트래픽 관리: TCP/UDP 포트 번호를 기반으로 트래픽을 분류하고 관리
세션 관리: 클라이언트와 서버 간의 세션을 유지하고 관리
헬스 체크: 서버의 상태를 주기적으로 확인해 장애가 발생한 서버를 트래픽 분산에서 제외

동작 방식

패킷 수신: 패킷이 들어오면 목적지 IP 주소와 TCP/UDP 포트 번호를 확인
로드 밸런싱 정책 적용: 설정된 로드 밸런싱 정책에 따라 적절한 서버를 선택
패킷 전달: 선택된 서버로 패킷을 전달
세션 유지: 클라이언트와 서버 간의 세션을 유지해 일관된 서비스를 제공

주요 특징

고속 처리: 하드웨어 기반 처리로 빠른 속도를 제공
다양한 로드 밸런싱 알고리즘: Round Robin, Least Connections, Weighted Round Robin등 다양한 알고리즘 지원
헬스 체크: 서버의 상태를 주기적으로 확인해 장애를 신속히 감지하고 대응
보안 기능: ACL(Access Control List)과 같은 보안 기능을 제공
세션 지속성: 클라이언트의 요청을 동일한 서버로 지속적으로 전달해 세션 일관성을 유지

장점

성능 향상: 로드 밸런싱으로 서버 부하를 분산시켜 성능을 높임
가용성 향상: 장애 발생 시 다른 서버로 트래픽을 전환해 서비스 중단을 방지
유연성: 다양한 로드 밸런싱 알고리즘과 정책을 지원해 네트워크 요구에 맞게 설정 가능
관리 용이성: 통합된 관리 인터페이스로 네트워크 관리가 쉬움

L3 스위치와의 차이점

L3 스위치: IP 주소를 기반으로 패킷을 전달하며, 주로 라우팅과 스위칭 기능을 제공
L4 스위치: TCP/UDP 포트 번호를 기반으로 트래픽을 관리하고 로드 밸런싱 기능을 제공