IT Knowledge/Network/images/08-vlan과-스위칭-venn.svg

VLAN과 스위칭

VLAN은 하나의 스위치를 여러 개의 가상 스위치로 나누고, 스위칭은 데이터를 효율적으로 전달합니다.

🎯 이 파일을 학습하면 무엇을 알게 될까요?

이 파일을 학습하면 다음을 할 수 있게 됩니다:

VLAN의 개념과 장점 이해
스위칭의 원리와 동작 방식 파악
VLAN 태깅과 트렁크 이해
실제로 VLAN과 스위치 설정 가능

🧠 학습 전 생각해볼 질문

VLAN은 왜 필요할까요?
- 하나의 스위치로 모든 부서를 연결하면 어떤 문제가 발생할까요?
- 서로 다른 부서끼리 통신을 막고 싶다면 어떻게 해야 할까요?
스위치는 라우터와 어떻게 다를까요?
- 스위치는 어떤 계층에서 작동할까요?
- 스위치는 패킷을 어떻게 전달할까요?
스위치는 어떻게 통신을 관리할까요?
- 스위치는 어떻게 목적지 MAC 주소를 알게 될까요?

📖 1. 스위칭이란?

1.1 스위칭의 정의

**스위칭(Switching)**은 MAC 주소를 기반으로 데이터를 전송하는 기술입니다.

비유: 우체국

허브: 모든 우편함에 편지 배달 (낭비)

스위치: 수신자 우편함에만 편지 배달 (효율적)

1.2 스위치 vs 허브

허브 (Hub)

컴퓨터 A → 허브 → 모든 포트에 전송 (A, B, C, D)

특징:

모든 포트에 데이터 전송 (Broadcast)
충돌 가능성 높음
보안성 낮음
성능 낮음

스위치 (Switch)

컴퓨터 A → 스위치 → 컴퓨터 B에만 전송

특징:

목적지 MAC 주소만 전송 (Unicast)
충돌 가능성 낮음
보안성 높음
성능 높음

1.3 스위칭 유형

유형	계층	기준	속도	비용
L2 스위치	데이터링크	MAC 주소	빠름	낮음
L3 스위치	네트워크	IP 주소	중간	높음
L4 스위치	전송	포트 번호	느림	매우 높음

🔍 2. 스위치 동작 원리

2.1 MAC 주소 테이블 (CAM Table)

MAC 주소 테이블은 MAC 주소와 포트를 매핑합니다.

MAC 주소	포트	타이머
AA:AA:AA:AA:AA:AA	1	300초
BB:BB:BB:BB:BB:BB	2	300초
CC:CC:CC:CC:CC:CC	3	300초

2.2 스위치 동작 과정

1단계: Learning (학습)

컴퓨터 A → MAC: AA:AA:AA:AA:AA:AA
스위치: "AA:AA:AA:AA:AA:AA는 포트 1이군!"

MAC 테이블 업데이트:
AA:AA:AA:AA:AA:AA → 포트 1

2단계: Flooding (플러딩)

컴퓨터 A → 목적지 MAC: FF:FF:FF:FF:FF:FF (Broadcast)
스위치: "모든 포트에 전송!"

모든 포트에 전송 (단, 들어온 포트 제외)

3단계: Forwarding (전송)

컴퓨터 A → 목적지 MAC: BB:BB:BB:BB:BB:BB
스위치: "BB:BB:BB:BB:BB:BB는 포트 2이군!"

포트 2에만 전송

4단계: Filtering (필터링)

컴퓨터 A → 목적지 MAC: AA:AA:AA:AA:AA:AA (자기 자신)
스위치: "이건 필요 없네!"

전송 안 함

2.3 스위치 포트 모드

모드	설명	속도	자동 협상
Access	단일 VLAN	빠름	❌
Trunk	다중 VLAN	중간	❌
Hybrid	Access + Trunk	중간	✅

🌐 3. VLAN (Virtual LAN)

3.1 VLAN이란?

**VLAN(Virtual Local Area Network)**는 하나의 스위치를 여러 개의 가상 스위치로 나누는 기술입니다.

비유: 오피스 구획

하나의 층 → 여러 부서로 구획

각 부서는 독립적인 공간

3.2 왜 VLAN이 필요한가?

문제 상황: VLAN 없이

하나의 스위치:
- 영업팀: 포트 1-10
- 인사팀: 포트 11-20
- 개발팀: 포트 21-30

문제:
- 모든 팀이 같은 네트워크
- 보안 문제
- 브로드캐스트 트래픽 과다
- 이동 시 재구성 필요

해결: VLAN 사용

VLAN 10: 영업팀
VLAN 20: 인사팀
VLAN 30: 개발팀

장점:
- 각 VLAN은 독립적인 네트워크
- 보안 강화
- 브로드캐스트 분리
- 이동 시 쉬운 재구성

3.3 VLAN 장점

장점	설명
보안 강화	VLAN 간 통신 제어
브로드캐스트 분리	트래픽 감소
비용 절감	물리적 분리 없음
유연성	쉬운 구성 변경
관리 용이	논리적 구성

🏷️ 4. VLAN 태깅과 트렁크

4.1 802.1Q VLAN 태깅

802.1Q는 VLAN 태그를 삽입하는 프로토콜입니다.

VLAN 태그 구조

이더넷 프레임:

[DA][SA][Tag][Type][Data][FCS]

Tag:
[TPID: 0x8100][TCI]
              [PCP][DEI][VLAN ID]

필드 설명

필드	크기	설명
TPID	16비트	Tag Protocol Identifier (0x8100)
TCI	16비트	Tag Control Information
PCP	3비트	Priority Code Point
DEI	1비트	Drop Eligible Indicator
VLAN ID	12비트	VLAN 식별자 (0-4095)

4.2 Access 포트

Access 포트는 하나의 VLAN에 속합니다.

VLAN 10 → Access 포트 1
VLAN 10 → Access 포트 2
VLAN 10 → Access 포트 3

동작:
- 수신: 태그 제거
- 송신: 태그 추가 (해당 VLAN ID)

특징:

단일 VLAN
태그 없음
엔드 디바이스 연결

4.3 Trunk 포트

Trunk 포트는 여러 VLAN을 전송합니다.

VLAN 10, 20, 30 → Trunk 포트 24

동작:
- 수신: 태그 유지
- 송신: 태그 유지

특징:

다중 VLAN
태그 있음
스위치 간 연결

4.4 Native VLAN

Native VLAN은 태그 없이 전송되는 VLAN입니다.

VLAN 10: 태그 있음
VLAN 20: 태그 있음
VLAN 30: 태그 있음
Native VLAN 1: 태그 없음

주의: 양쪽 스위치의 Native VLAN이 일치해야 함

🛠️ 5. 실무에서의 설정

5.1 Cisco 스위치 VLAN 설정

# VLAN 생성
Switch(config)# vlan 10
Switch(config-vlan)# name Sales
Switch(config-vlan)# exit
 
Switch(config)# vlan 20
Switch(config-vlan)# name HR
Switch(config-vlan)# exit
 
# Access 포트 설정
Switch(config)# interface gigabitethernet 0/1
Switch(config-if)# switchport mode access
Switch(config-if)# switchport access vlan 10
 
# Trunk 포트 설정
Switch(config)# interface gigabitethernet 0/24
Switch(config-if)# switchport mode trunk
Switch(config-if)# switchport trunk allowed vlan 10,20,30
 
# Native VLAN 설정
Switch(config-if)# switchport trunk native vlan 99
 
# VLAN 확인
Switch# show vlan brief
Switch# show interfaces trunk

5.2 Linux VLAN 설정

# VLAN 인터페이스 생성
sudo ip link add link eth0 name eth0.10 type vlan id 10
 
# IP 주소 할당
sudo ip addr add 192.168.10.1/24 dev eth0.10
 
# 인터페이스 활성화
sudo ip link set eth0.10 up
 
# VLAN 확인
ip -d link show eth0.10

5.3 Linux Bridge 설정

# Bridge 생성
sudo ip link add name br0 type bridge
 
# 포트 추가
sudo ip link set eth0 master br0
sudo ip link set eth1 master br0
 
# IP 주소 할당
sudo ip addr add 192.168.1.1/24 dev br0
 
# Bridge 활성화
sudo ip link set br0 up
 
# Bridge 확인
sudo bridge link show br0

🎓 6. 심화 주제

6.1 VLAN 간 라우팅

VLAN 간 라우팅은 다른 VLAN 간의 통신을 가능하게 합니다.

방법 1: 레이어 3 스위치

VLAN 10: 192.168.10.0/24
VLAN 20: 192.168.20.0/24
VLAN 30: 192.168.30.0/24

SVI (Switch Virtual Interface):
interface VLAN 10 → 192.168.10.1
interface VLAN 20 → 192.168.20.1
interface VLAN 30 → 192.168.30.1

방법 2: 라우터 온어 스틱 (Router-on-a-Stick)

라우터 → Trunk → 스위치

라우터 설정:
interface FastEthernet 0/1.10
encapsulation dot1Q 10
ip address 192.168.10.1 255.255.255.0

interface FastEthernet 0/1.20
encapsulation dot1Q 20
ip address 192.168.20.1 255.255.255.0

6.2 PVSTP (Per-VLAN Spanning Tree Protocol)

PVSTP는 각 VLAN마다 독립적인 STP 인스턴스를 생성합니다.

VLAN 10: STP 인스턴스 1
VLAN 20: STP 인스턴스 2
VLAN 30: STP 인스턴스 3

장점:
- 각 VLAN마다 최적 경로
- 부하 분산

6.3 VXLAN (Virtual Extensible LAN)

VXLAN은 Layer 2 네트워크를 Layer 3 네트워크 위에서 전송합니다.

VXLAN:
Layer 2 (Ethernet) → VXLAN → Layer 3 (IP)

용도:
- 데이터 센터 연결
- 멀티테넌시
- 스케일링

✅ 7. 학습 체크리스트

스위칭 기초

스위칭의 정의 이해
스위치 vs 허브 차이 이해
MAC 주소 테이블 작동 원리 이해
Learning, Flooding, Forwarding, Filtering 이해

VLAN 기초

VLAN의 정의와 필요성 이해
VLAN 장점 이해
VLAN ID 범위 이해 (0-4095)

VLAN 태깅

802.1Q 태그 구조 이해
Access 포트 특징 이해
Trunk 포트 특징 이해
Native VLAN 이해

실무 활용

Cisco 스위치 VLAN 설정 가능
Linux VLAN 설정 가능
VLAN 간 라우팅 설정 가능
스위치 포트 모드 설정 가능

🧪 8. 실습 연습

연습 1: Cisco 스위치 VLAN 설정

# VLAN 생성
configure terminal
vlan 10
name Sales
vlan 20
name HR
exit
 
# Access 포트 설정
interface range gigabitethernet 0/1 - 5
switchport mode access
switchport access vlan 10
exit
 
interface range gigabitethernet 0/6 - 10
switchport mode access
switchport access vlan 20
exit
 
# Trunk 포트 설정
interface gigabitethernet 0/24
switchport mode trunk
switchport trunk allowed vlan 10,20
exit
 
# 확인
show vlan brief
show interfaces trunk
show mac address-table

연습 2: Linux VLAN 설정

# VLAN 인터페이스 생성
sudo ip link add link eth0 name eth0.10 type vlan id 10
 
# IP 주소 할당
sudo ip addr add 192.168.10.1/24 dev eth0.10
 
# 인터페이스 활성화
sudo ip link set eth0.10 up
 
# VLAN 확인
ip -d link show eth0.10
 
# VLAN 삭제
sudo ip link delete eth0.10

연습 3: Bridge 설정

# Bridge 생성
sudo ip link add name br0 type bridge
 
# 포트 추가
sudo ip link set eth0 master br0
sudo ip link set eth1 master br0
 
# IP 주소 할당
sudo ip addr add 192.168.1.1/24 dev br0
 
# Bridge 활성화
sudo ip link set br0 up
 
# Bridge 확인
sudo bridge link show br0
 
# Bridge 삭제
sudo ip link delete br0

💡 9. 학습 후 생각해볼 질문

이 부분을 이해했나요?
- 스위치와 허브의 차이를 설명할 수 있나요?
- VLAN과 802.1Q 태깅을 설명할 수 있나요?
어떻게 확인하지?
- show vlan brief로 VLAN 설정을 확인해보세요.
- show mac address-table로 MAC 주소 테이블을 확인해보세요.
무엇이 가장 어려웠나요?
- Access 포트와 Trunk 포트의 차이를 구분하기 어렵지 않았나요?
어떻게 개선할까요?
- 실제로 스위치와 라우터로 VLAN을 구성해보세요.

🔗 관련 노트

마지막 업데이트: 2026-01-29 다음 단계: VPN과 보안 학습

일하는 ai

탐색기

08. VLAN과 스위칭