Introduction

LAN을 모델을 설계할 때, 대표적인 모델로 3 Layer 모델이 있는 것을 학습하였다.
이러한 3 Layer 모델은 각 계층에 스위치-라우터-스위치 구조로 이루어져 있다.

그럼 왜 3 Layer 모델은 스위치-라우터-스위치 구조를 가지게 되었을까?

1. 코어 계층과 엑세스 계층에 왜 스위치를 배치하는가?

쉽게 말해서 스위치가 라우터보다 효율적인 장비이기 때문이다.
여기서의 효율적이란, 저렴하고 빠르다는 것을 의미한다.

스위칭 기능을 수행할 때 라우터보다 가격이 싸고, 저렴하다.

좀 더 깊게 말하면..

사실 스위치는 MAC주소를 통해서 사용자의 디바이스에게 정확하게 연결되어야 하므로 엑새스 계층에 스위치를 둬야하는 것은 당연하다.

코어 계층으로는 스위치를 사용하면 다른 외부와의 통신이 안되기에 코어 계층 스위치가 VLAN을 통해서 라우팅 기능을 갖지 않는 경우, 외부에 별도의 라우터를 배치하여 다른 네트워크와의 라우팅을 처리하게 된다.

(그래서 Cisco Packet Manager로 테스트 시, 3계층을 사용하면 코어 계층에 스위치가 오는 바람에 항상 외부로 통하는 WAN 라우터를 따로 만들어 줬던 기억이 있다.)

2. 디스트리뷰션 계층에는 왜 라우터를 배치하는가?

디스트리뷰션에도 그럼 라우터가 아니라 스위치를 배치하면 되는 거 아닌가라는 생각이 들 수 있다.

정답은 브로드캐스트 때문이다.

라우터는 브러드캐스트를 차단하고, 스위치는 브로드캐스트를 차단하지 못한다.
다시 말해, 스위치는 네트워크를 나눌 수 없으므로 브로드캐스트로 전달하게 된다.

브로드캐스트는 패킷의 전달방식 중 하나이다.

• 패킷의 전달방식
  Unicast 패킷 ➡ 목적지가 1개의 장치
  즉, 1개의 CPU를 일하도록 시킴
  Broadcast 패킷 ➡ 목적지가 같은 네트워크의 모든 장치
  즉, 모든 CPU를 일하도록 시킴 (과부화)

라우터가 디스트리뷰션 계층에 있을 때

정상적인 경우를 먼저 살펴보자.

라우터는 네트워크를 나누며 이는 브로드캐스트 도메인의 수와 같다.
따라서, 스위치에서 브로드 캐스트가 일어나도 컴퓨터 2대에만 패킷이 전송된다.

---

스위치가 디스트리뷰션 계층에 있을 때

이제 비 정상적인 상황을 살펴보자.

스위치를 디스트리뷰션 계층에 사용했을 때, 스위치는 네트워크를 나눌 수 없으므로 연결된 모든장비의 CPU에 브로드 캐스팅 되어버린다. 이렇게 되면 전체 컴퓨터를 사용하므로 과부화가 발생한다.

브로드 캐스트 도메인이 해당 네트워크 전체가 되는 것이다.

😮 브로드캐스트 도메인이란?
브로드 캐스트 패킷이나 메세지가 전달되는 네트워크 영역

결과

앞서 말했지만, 이렇게 되면 모든 장치의 CPU가 바빠지는 상황이 발생한다.
따라서, 결과적으로 Congesion이 발생하여 네트워크 성능이 떨어지게 된다.

이처럼 브로드캐스트가 전역적으로 일어나는 것은 좋지못한 결과를 초례한다.

🙄좋지 못한 네트워크의 기준?
Bandwidth 기준으로 브로드 캐스트의 비율이 10%를 초과하면 좋지 못한 네트워크 구성이라고 할 수 있다.

결론 및 정리

따라서 라우터를 통해서 브로드캐스트를 차단해주는 것이 네트워크에는 필요하다.

배치 구성이 스위치-라우터-스위치가 되는 이유이다.

브로드 캐스트를 스위치는 차단하지 못하고, 라우터는 차단할 수 있다. 따라서, 중간 계층의 디스트리뷰션에 라우터를 추가하여 브로드캐스팅의 비율이 너무나 넓어지는 것을 방지한다.

또한, 항상 브로드캐스트의 개수와 네트워크 개수는 동일하다.