네트워크 구성도 이해를 위한 Access Switch, Distribution Switch, Backbone Switch에 대한 정리 글을 작성함

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들어가기 앞서

Access Switch, Distribution Switch, Backbone Switch를 이해하기 위해서는 먼저 계층형 네트워크 설계에 대한 정리를 할 필요가 있음

계층형 네트워크 설계란

네트워크를 역할별 계층으로 구분하여 안정성, 확장성, 효율성을 확보하는 설계방식으로 일반적으로 Access, Distribution, Core 계층으로 나눠짐

3-Tier Hierarchical Design

대규모 엔터프라이즈 네트워크에 적합한 설계 방식

• Access Layer
  : 단말기가 연결되는 계층

• Distribution Layer
  : 정책 적용 VLAN 간 라우팅, 보안 제어를 담당하는 계층

• Core Layer
  : 고속 백본 역할, 대규모 트래픽을 빠르게 전송

2-Tier Hierarchical Design

중소규모 네트워크 환경에 적합한 설계 방식

• Core와 Distribution 계층을 하나로 통합함 (Access Layer는 그대로 존재)

• 설계 단순화와 비용 절감이 가능함

• 대규모 환경에서는 확장성과 유연성이 제한됨

이 중에서 3개의 스위치를 설명할 수 있는 3 Tier-Hierarchical Design에 대해 보다 자세하게 설명하고 진행함

3-Tier Hierarchical Design

네트워크를 Access-Distribution-Core 3계층으로 나눠 역할을 분리하는 구조로 주로 대규모 기업, 캠퍼스 네트워크에서 표준적으로 사용됨

구성 방식

• Access Layer
  • 사용자 단말, 서버, 무선AP 등이 직접 연결되는 계층
  • VLAN, 포트보안, PoE, Broadcast 제어 기능을 수행함
  • 장비 : Access Switch
    
    
• Distribution Layer
  • Core Layer로 전송하기 전 여러 Access Switch의 트래픽을 집계함
  • 안정적인 운영을 위해 라우터 이중화 프로토콜을 사용
  • VLAN간의 라우팅, 정책(ACL,QoS), 로드 밸런싱과 중복성을 제공함
  • 장비 : L3 Distribution Switch, Router
    
    
• Core Layer
  • 네트워크의 Backbone 역할 수행함
  • Distribution Layer로 부터 수신된 모든 트래픽을 집계
  • 빠른 전송과 높은 대역폭(고성능)을 제공하며, 장비 복구를 중심으로 동작함
  • 네트워크 확장이 필요한 경우, 장비를 추가하는 것이 아닌 속도가 빠른 장비로 교체
  • 정책 처리 최소화하고, 고성능 L3 스위칭을 담당함
  • 장비 : Backbone(Core) Switch

필수 장비

• Access Switch (L2/L3 가능)
• Distribution Switch (일반적으로 L3)
• Backbone Switch (고성능 L3, 대규모 백본 전송용)
  
  경우에 따라 Router, Firewall, Load Balancer 등 추가

장점 및 한계

• 장점
  1. 확장성 = 계층 분리로 손쉬운 증설 가능
  2. 유연성 = 서비스 추가나 장비 교체 시 전체 네트워크 영향 최소화
  3. 관리 용이성 = 정책·보안 적용을 Distribution 계층에 집중
  4. 성능 최적화 = Core는 단순 고속 전달만 수행
  5. 안정성·복원력 = 중복 경로와 계층적 구조로 장래 격리에 용이
     
     
• 단점 및 한계
  1. 복잡성 증가 = 3계층으로 분리하면서 설계·운영 관리가 어려워짐
  2. 지연 가능성 = 트래픽이 Access→Distribution→Core를 거치면서 홉 수 증가
  3. 비용 부담 = 각 계층별 전용 장비 필요 → 장비·운영 비용 상승
  4. 중소규모 환경 비효율 = 소규모 조직에는 과도한 구조, 불필요한 계층 발생

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Access Switch

Access Switch는 네트워크의 가장 말단에 위치하여 사용자 단말과 네트워크를 직접 연결하는 장치
PC, 노트북, IP 전화기, 프린터, 무선 AP, IoT 센서 등 다양한 장치가 이 스위치를 통해 네트워크에 접속하며, 이 과정에서 VLAN, 포트 보안, 트래픽 제어와 같은 기본 관리 기능을 수행함

• Access Layer에 속하고 Distribution Layer와 연결됨
• 단말과 서버 간 안정적 연결을 보장함
• 네트워크 접근을 통제하고 초기 트래픽을 분산시켜 성능과 보안을 함께 책임짐

단순한 연결 장비를 넘어, 사용자 경험을 좌우하고 네트워크 운영의 안정성을 뒷받침 하는 핵심 축

기능

• L2 스위칭
  : MAC 주소 기반으로 프레임을 전달하여 같은 VLAN 내 단말 간 통신을 가능하게 함

• VLAN 분리
  : 동일 네트워크 안에서 논리적 구획을 나누어 broadcast 범위를 제한하고 보안성을 높임

• PoE: Power over Ethernet
  : 무선 AP, IP 전화기, IoT 기기 등 전원 공급이 필요한 장치에 데이터와 전원을 동시에 제공함

• 접속 보안
  : 802.1X, 포트 보안, DHCP Snooping과 같은 기술을 통해 단말 인증과 불법 장치 접속 차단을 지원함

• QoS 기본 지원
  : 음성·영상과 같은 지연에 민감한 트래픽을 우선 처리할 수 있도록 품질 보장 기능 제공

역할

• 사용자 접속 지점
  : 수 많은 단말이 접속하는 최전선으로, 네트워크 전체의 안정성과 보안의 출발점이 됨

• Broadcast 제어
  : 단말이 늘어나도 네트워크 혼잡을 최소화하도록 트래픽을 제어하고 상위 계층으로 전달되는 불필요한 패킷을 줄임

• 접근 통제 게이트웨이
  : 사용자가 네트워크를 이용하기 전에 반드리 거쳐야 하는 관문으로서, 인증과 권한 검증의 1차 단계 수행

• 문제 격리
  : 장애나 오작동이 발생했을 때, 영향 범위를 단말 연결 구간에 제한하여 상위 계층의 안정성을 보장함

존재 이유

효율적 수용
: 기업이나 캠퍼스 환경에서 수백~수천 단말을 효과적으로 수용하기 위한 필수 장비

보안적 전제
: 네트워크의 첫 진입점을 통제하지 않으면, 상위 계층에서 악성 트래픽이나 비인가 장치가 직접 영향을 미치게되므로 Access Switch는 기본적인 보안 통제 기능을 내재해야 함

운영 효율성
: 사용자 단에서 발생하는 빈번한 연결·해제·이동 요청을 로컬에서 처리하여, 상위 Distribution/Core 계층에 불필요한 부하를 주지 않음

서비스 품질 유지
: 음섬 통화, 화상회의, 원격업무 같은 실시간 서비스가 끊김 없이 제공될 수 있도록 접속 단계에서 품질 관리 수행

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Distribution Switch

Distribution Switch는 Access Layer와 Core Layer 사이의 중간 계층 스위치로, 여러 Access Switch로부터 들어오는 트래픽을 집계하고 상위 계층으로 전달하는 역할을 함
네트워크 계층 구조에서 L3 스위칭과 정책 처리를 담당하여, VLAN 간 라우팅, 접근 제어, 트래픽 필터링 등 상위 계층 기능을 수행함

네트워크 전체의 정책 적용과 안정성을 책임지는 핵심 계층

기능

• L3 스위칭/라우팅
  : VLAN간 트래픽을 라우팅하고, IP 기반 트래픽 전달 최적화함

• 정책 기반 제어
  : ACL, QoS, 보안 정책 등을 적용하여 트래픽 흐름을 관리하고 우선순위를 설정함

• 트래픽 집계
  : 여러 Access Switch에서 올라오는 데이터를 집계하여 Core Layer로 전달 함

• 중복 경로 지원
  : STP, RSTP, MSTP 등 스패닝 트리 프로토콜을 통해 루프를 방지하고 고가용성을 확보함

• 로드 밸런싱
  : 다수의 링크를 효율적으로 사용하여 트래픽 혼잡을 최소화함

역할

• Access Layer 집계
  : 여러 Access Switch에서 발생하는 트래픽을 모아 상위 Backbone Switch로 전달함

• 정책 적용 허브
  : 네트워크 보안과 트래픽 우선순위를 설정하는 중앙 지점으로서, VLAN 간라우팅과 ACL 적용을 수행함

• 장애 격리
  : 문제 발생 시 영향을 최소화하고 Access Layer 단위로 트래픽을 분리함

• 고가용성 확보
  : 이중화, 다중 경로, 링크 집계 등으로 네트워크 다운타임을 최소화함

존재 이유

효율적 트래픽 관리
: 수 많은 Access Switch에서 발생하는 트래픽을 효율적으로 집계·전달하여 Core Layer의 부하를 최소화

정책 중심 제어
: 보안, QoS, VLAN 간 라우팅 등 상위 계층 정책을 효과적으로 적용하기 위한 필수 계층

확장성과 안정성 보장
: 네트워크 규모 확장 시 Access Layer를 추가하더라도 중앙에서 트래픽과 정책을 일괄 관리 가능

운영 효율성
: 트래픽 흐름과 장애 처리, 네트워크 최적화 기능을 집중시켜 관리 복잡성을 줄임

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Backbone(Core) Switch

Backbone Switch는 네트워크 계층 구조에서 최상위(Core) 계층에 위치하며, Distribution Layer에서 집계된 트래픽을 빠르고 안정적으로 전달하는 장치
기업, 캠퍼스, 데이터센터 등 대규모 네트워크에서 핵심 경로(Core Path)역할을 수행하고, 고속 L3 스위칭과 라우팅 기능을 통해 전체 네트워크 성능과 안정성을 좌우 함

네트워크 전체 트래픽을 고속으로 전달하고 정책을 통합 관리하는 핵심 경로 장치

기능

• 고속 L3 스위칭
  : VLAN 간, 서브넷 간 트래픽을 초고속으로 처리하여 최적화함

• 라우팅 집계
  : 여러 Distribution Switch에서 올라오는 트래픽을 통합하고 최적 경로로 전달함

• 고가용성/중복 경로 지원
  : 다중 경로, 이중화, 링크 집계(LACP) 등으로 장애 발생 시에도 트래픽을 유지함

• 정책 전달 허브
  : QoS, ACL, 보안 정책 등의 설정을 상위 계층에 적용하고 전체 네트워크로 확산함

• 대용량 처리
  : 수백~수천 기가비트 트래픽을 동시에 처리할 수 있는 대규모 포트와 스위칭 용량을 제공함

역할

• 트래픽 허브
  : Distribution Layer에서 집계된 트래픽을 Core/Backbone 경로로 전달함

• 네트워크 중심 경로 확보
  : 전체 네트워크의 데이터 흐름을 조율하고 병목 발생을 최소화함

• 상위 정책 적용
  : 네트워크 전반의 보안, QoS, 라우팅 정책을 일괄 적용하고 배포함

• 장애 격리 및 복구
  : 핵심 경로에서 장애 발생 시 백업 경로로 트래픽을 우회시키며 안정성을 유지함

• 확장성 제공
  : 기업·캠퍼스 규모 확장 시 추가 Distribution Layer와 Access Layer를 무리 없이 연결 가능

존재 이유

전체 네트워크 성능 보장
: 대규모 트래픽을 안정적·고속으로 처리하여 네트워크 병목과 지연을 최소화함

정책·보안 집중 관리
: 네트워크 전반 정책과 보안 규칙 적용의 중앙 허브 역할을 함

확장성 및 유연성 확보
: 네트워크 구조 확장 시 단말·서비스 증가에도 일관된 성능과 안정성을 유지함

운영 효율화
: 트래픽 흐름, 장애 관리, 라우팅 최적화를 중앙에서 통합 관리 가능