2계층 스위치(Layer 2 Switch)

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2계층 스위치(Layer 2 Switch)는 OSI 7계층 중 데이터 링크 계층(Layer 2)에서 동작하는 네트워크 장비입니다. 주로 MAC 주소 기반으로 프레임을 전달하며, 로컬 네트워크(LAN) 내부에서 빠르고 효율적인 통신을 담당합니다.

🔹 1. 기본 개념

📌 2계층 스위치란?

  • OSI 7계층 중 2계층(데이터 링크 계층)에서 동작
  • MAC 주소 기반으로 프레임을 전달 (IP 기반 X)
  • 같은 네트워크(LAN) 내에서 빠르게 데이터 전송

📌 주요 기능

기능설명
프레임 전달수신된 프레임의 MAC 주소를 분석하여 해당 포트로 전달
MAC 주소 학습송신자의 MAC 주소를 테이블에 자동으로 저장
프레임 필터링목적지 MAC 주소가 없으면 브로드캐스트 / 있으면 해당 포트로 전달
브로드캐스트 처리ARP 요청 등은 네트워크 전체로 전달 (브로드캐스트 도메인은 유지됨)

🔹 2. MAC 주소 테이블(MAC Address Table)

📌 구성

  • 스위치는 포트와 MAC 주소를 매핑하여 기억함
  • 예시:
MAC 주소포트 번호
00:AA:BB:CC:11:22포트 1
00:FF:AA:00:00:01포트 3

📌 작동 방식

  1. 스위치는 프레임을 받으면 송신자의 MAC 주소를 테이블에 저장
  2. 목적지 MAC 주소가 테이블에 있으면 해당 포트로만 전달
  3. 없으면 모든 포트로 브로드캐스트하여 도달 확인

🔹 3. 2계층 스위치의 3가지 스위칭 방식

1. Store-and-Forward

  • 프레임 전체 수신 후 오류 검사 (CRC)
  • 오류 있는 프레임은 폐기
  • 정확성↑, 속도↓

2. Cut-Through

  • 목적지 MAC 주소까지만 수신 후 바로 전송
  • 속도↑, 정확성↓ (오류 패킷도 전달됨)

3. Fragment-Free

  • 첫 64바이트까지 수신한 후 전송 시작
  • 대부분의 충돌은 이 구간에서 발생하므로 오류 확률 낮음
  • 속도와 신뢰성의 절충안

🔹 4. 2계층 vs 3계층 스위치 비교

항목2계층 스위치3계층 스위치
동작 계층데이터 링크 계층 (L2)네트워크 계층 (L3)
주소 기준MAC 주소IP 주소
기능프레임 전송, VLAN라우팅, VLAN 간 통신
브로드캐스트 도메인분리 불가VLAN 간 라우팅으로 분리 가능
사용 예시LAN 내부대규모 네트워크, VLAN 간 통신 필요시

🔹 5. VLAN(Virtual LAN)

📌 VLAN이란?

  • 논리적으로 네트워크를 분리하여 브로드캐스트 도메인 분리
  • 하나의 스위치 안에 여러 개의 가상 네트워크를 구성 가능

📌 예시

  • 포트 1~4: VLAN 10 (관리자)
  • 포트 5~8: VLAN 20 (일반 직원)

VLAN 간 통신은 라우터나 3계층 스위치 필요

🔹 6. 2계층 스위치의 장단점

✅ 장점

  • 하드웨어 기반 처리 → 매우 빠름
  • MAC 주소 자동 학습 → 설정이 간단
  • 비용 저렴
  • VLAN 구성 가능 (트래픽 분리)

❌ 단점

  • IP 기반 라우팅 불가
  • 브로드캐스트 도메인 분리 불가
  • VLAN 간 통신 불가능 (L3 장비 필요)
  • 보안 기능 제한적 (L3/방화벽 수준 불가)

🔹 7. 실제 네트워크에서의 구성 예

[PC1] ─┐
       ├──[Layer 2 Switch]── [Router] ── [Internet]
[PC2] ─┘
  • PC1, PC2: 같은 VLAN (브로드캐스트 공유)
  • 스위치: MAC 주소 기반으로 프레임 전달
  • 라우터: VLAN 간 또는 외부 통신 담당

🔹 8. 실무 팁

  • 작은 네트워크: 2계층 스위치만으로도 충분
  • 중대형 네트워크: VLAN 도입 + 3계층 스위치 필요
  • 보안 중요할 때: 스위치 보안 기능 (포트 보안, MAC 필터링 등) 사용 추천

🔹 9. 요약

항목설명
주요 계층데이터 링크 계층 (Layer 2)
식별 기준MAC 주소
대표 기능프레임 전달, MAC 학습, VLAN
스위칭 방식Store-and-Forward, Cut-Through, Fragment-Free
라우팅 기능없음 (IP 주소 기반 불가)
VLAN 간 통신불가능 (라우터/3계층 스위치 필요)

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