Switch
Router
Switch와 Router 비교
| 구간 | 스위치 | 라우터 | 비고 |
|---|---|---|---|
| 수행 계층 | 2계층 + 1계층 | 3계층 + 2계층 + 1계층 | |
| 처리 속도 | Good | Bad | 동일한 스펙일 때 |
| 구입 비용 | Good | Bad | 동일한 스펙일 때 |
Switch와 Router의 공통점과 차이점
| 구분 | 스위치 | 라우터 |
|---|---|---|
| 공통점 | 스위칭 | 라우팅 |
| 차이점 1 | 2계층 | 3계층 |
| 차이점 2 | 네트워크를 나누지 못한다. | 네트워크를 나눈다. |
| 차이점 3 | 플랫 주소로 스위칭 테이블을 만들기 때문에 스위칭 테이블이 길다. | 하이어라키컬 주소로 라우팅 테이블을 만들기 때문에 라우팅 테이블이 짧다. |
| 차이점 4 | 프레임의 목적지 주소가 스위칭 테이블에 없으면 플러딩한다. | 패킷의 목적지 주소가 라우팅 테이블에 없으면 버린다. |
| 차이점 5 | 브로드캐스트를 차단하지 못한다. 즉 브로드캐스트 도메인을 나누지 못한다. | 브로드캐스트를 차단한다. 브로드캐스트 도메인을 나눈다. |
공통점
스위칭/라우팅 : 패킷이 스위치/라우터에 도착했을 때 패킷의 목적지 주소를 보고
몇번 포트로 보낼까 결정하는 것이다.
(그래서 순서가 아무렇게나 바뀌어도 네트워킹은 가능할 수 있다.)
차이점 1
스위치 는 2계층 장비로 증폭 (1계층) + 스위칭 (2계층) 의 기능을
라우터 는 3계층 장비로 증폴 (1계층) + 옷갈아입히기 (2계층) + 라우팅 (3계층) 의 기능을 수행한다.
옷갈아입히기 (Frame Rewrite)
다른 네트워크로 넘어갈 때 2계층 주소를 갈아입히는 일로
10.1.2.3 이 할당된 포트와 10.1.3.1 이 할당된 포트의 MAC 주소는 다르므로 만약 10.1.3.1 에서
10.1.2.3 으로 넘어간다면 0001.64BB.C1C5의 MAC 주소를 0030.A33B.1B49 의
MAC 주소로 갈아입어야 한다.
차이점 2
스위치 는 네트워크를 나누지 못하고 라우터는 네트워크를 나눌 수 있기 때문에
라우터와 스위치의 연결로 이루어진 네트워크에서 네트워크의 구분과 개수를 라우터 와 라우터 사이로 생각할 수 있고 라우터와 라우터 (단말) 사이에 얼마나 많은 스위치가 있던 상관이 없다.
네트워크 구분 방법
VLAN 과 HSRP 까지 합쳐져 있지만 결국 라우터는 네트워크를 차단하고 스위치는 네트워크
를 차단하지 못하기 때문에 라우터와 라우터만 놓여진 상황일 경우 하나의 네트워크가 되고
라우터 사이에 스위치가 존재하는 경우 스위치의 개수를 생각하면 된다.
VLAN 역시 스위치를 분할하는 것으로 VLAN 개수에 따라 네트워크 수가 늘어나게 된다.
차이점 3
스위치와 라우터는 각각 MAC 주소와 IP주소를 통해 구분되므로 이에 대해
먼저 정리해보자.
MAC 주소와 IP주소
MAC 주소의 범위는
0000.0000.0000.0000 ~ FFFF.FFFF.FFFF.FFFF
이다.
계층적이지 않은 Flat 한 주소로 스위치마다 고유한 MAC 주소를 가지게
되며 이는 네트워크를 통과하여도 절대 변하지 않게 된다.
IP 주소의 범위는 000.000.000.000 ~ 255.255.255.255
이며 계층적인 Hierarchiical 주소이며 네트워크 계급과 호스트 계급이 존재한다.
- MAC 과 IP 비교
2계층 주소 (MAC 주소) 3계층 주소 (IP 주소) 주소의 범위는? 길다, 48 비트 짧다, 32비트 브로드캐스트 주소는? FFFF.FFFF.FFFF.FFFF 255.255.255.255 주민등록번호 우편주소 Flat Hierarchical 네트워크를 통과할 때 안바뀌는 네트워크를 통과할 때 바뀌는
IP 주소는 Subnet mask 를 통해 IP주소의 network와 host 계층을 나누게 된다.
표현 방법은
- 십진수 : 255.255.255.0
- 이진수 : 11111111 11111111 11111111 00000000
- prefix length : /24
으로 255 부분까지를 network 계층 0 인 부분부터 host 계층이 된다.
라우팅 테이블의 길이가 스위칭 테이블에 비해서 짧을 수 밖에 없는 이유
MAC 주소를 통해 만들어지는 스위칭 테이블은 계층적인 구조를 가지지 못하므로
플랫 주소의 앞 부분이 아무런 대표성을 가지지 못하기 때문에
만약 1000억대의 스위치가 있다면 1000억대의 스위치가 모두 테이블에
올라와야 하므로 테이블의 길이는 스위치에 비례하여 증가하게 된다.
그러나 라우팅 테이블은 네트워크 ID 와 prefix 길이로 표시되는데
10.1.1.0 (네트워크 ID) /24 (prefix 길이) 로
네트워크의 첫번째 IP 주소와 prefix 길이로 10.1.1 로 시작하는 모든 IP 주소
10.1.1.0 ~ 10.1.1.255 를 대신하게 되어 단 한줄로 해당 네트워크의 모든 IP 주소를 대신할 수 있다.
이러한 이유로 라우팅 테이블은 스위칭 테이블에 비해서 더 짧은 구조를 가지게 된다.
차이점 4
스위치로 들어온 패킷의 MAC 주소가 스위칭 테이블에 존재하지 않는다면
자신에게 연결된 모든 포트로 내보내는 플러딩 이 발생한다.
그러나 라우터의 경우 패킷의 목적지 주소가 라우팅 테이블에 없다면 해당 패킷을 버리게 된다.
라우터에서 패킷이 이동하기 위해 만족해야 하는 것은
1. 라우팅 테이블
2. ARP 테이블
차이점 5
브로드캐스트는 1대의 장치의 보내는 유니캐스트와 달리 모든 장치에 보내는 패킷이다.
브로드캐스트의 MAC 주소는 FFFF.FFFF.FFFF.FFFF 이며 IP주소는 255.255.255.255 이다.
즉, 브로드캐스트는 같은 네트워크 내의 모든 장치에게 전달되어야 하므로
네트워크를 나누지 못하는 스위치는 브로드캐스트를 차단해서는 안되며
네트워크를 나눠야 하는 라우터는 브로드캐스트를 차단해야만 한다.
이는 결국 네트워크와 브로드케스트 도메인이 일치하는 이유가 되는데
브로드캐스트는 같은 네트워크 내에서 통신이 가능해야 하므로
네트워크 넓이와 브로트캐스트가 이동하는 범위인 브로드캐스트 도메인은 일치해야 한다.
이후에 나오는 ARP 와도 연관이 있다.
T3 모델에서 계층별로 라우터와 스위치를 사용하는 이유는?
라우터와 스위치 모두 스위칭 기능을 제공하므로 어느 계층에 둘 중
어떤 장비를 두어도 통신은 가능하다.
- 그러나 왜 코어와 액세스에는 스위치를 디스트리뷰션에는 라우터를 배치하는 걸까?
두 개의 장비가 동일한 스펙을 가지고 있다고 가정했을때 더 비싼 장치는 라우터 이다.
스위치는 2계층 장비로 2개의 계층의 기능만 제공하면 되는 반변
라우터는 3계층 장비로 더 다양한 기능을 제공해야 하므로 훨씬 비싸게 된다.
기능과는 반대로 스위치는 1계층과 2계층만 거치면 되지만 라우터는 1,2,3 계층을 모두
거쳐야 하므로 스위치의 스위칭 속도가 더 빠르게 된다.
즉, 액세스와 코어 계층에 스위치를 배치하는 이유는 스위치가 라우터보다 싸고 빠르기
(더 효율적이기) 때문이다.
- 그렇다면 왜 디스트리뷰션 계층에는 느리고 비싼 라우터를 배치할까?
그 이유는 바로 브로드캐스트 때문이다.
스위치는 브로드캐스트를 차단할 수 없으므로 디스트리뷰션에 스위치를 배치할 경우
브로드캐스트의 도메인 매우 커져 도메인 내의 모든 장치들에 브로드캐스트 패킷이
전달되고 이로 인해 모든 장치들의 CPU 는 바쁘게 되어 성능이 나빠지게 된다.
(== 브로드캐스트 도메인이 너무 넓으면 네트워크 성능이 나빠진다.)
네트워크의 성능은 Bandwidth와 CPU, 메모리에 의해 결정되는데
브로드캐스트 도메인의 범위가 넓어지면 CPU 사용률이 올라가고 네트워크의 성능은 나빠지게 된다.
- 디스트리뷰션 계층에 스위치 배치
- 디스트리뷰션 계층에 라우터 배치
