스위치 Layer - seuwichi Layer

2018. 12. 28.

Layer 2 스위치와 Layer 3 스위치에서 고민 중이라면, 어디에 쓰일 것인지 생각하는 것이 좋습니다.

만약 순수 Layer 2 도메인에만 사용한다면, 간편하게 Layer 2 스위치를 선택하세요. 호스트끼리 연결되어있는 Layer 2 도메인에서 Layer 2 스위치는 제 역할을 잘 해낼 것입니다. 만약 여러 스위치들의 통합이나 VLAN 간의 라우팅이 필요하다면 Layer 3가 필요합니다. 이것은 네트워크 토폴로지에서 Distribution Layer라고 합니다.

Layer 3 스위치와 라우터는 둘 다 라우팅 기능이 있습니다. 무엇이 더 좋을까요? 사실, 두 가지 장비 모두 각자의 쓰임새에 유용하기 때문에 ‘무엇이 라우팅에 더 좋은가’라는 질문은 별로 중요하지 않습니다. ISP / WAN으로의 라우팅보다 VLAN 간의 라우팅 더 많이 필요하다면 Layer 3 스위치를 선택해도 좋을 것 입니다. 그게 아니면 더 많은 Layer 3 기능들과 함께하는 라우터가 좋습니다.

Layer 2, 3 스위치 구매에 있어서 고려해볼 주요 성능들

Layer 2, 3 스위치 구매를 한다면, 확인해야 하는 몇 가지 주요 성능들이 있습니다.

(Forwarding Rate, Backplane bandwidth, VLAN 개수, MAC address 메모리, Latency 등등)

Forwarding Rate(또는 Throughput rate)는 Backplane(또는 Switch Fabric)의 패킷 포워딩 능력을 뜻합니다. 패킷 포워딩 능력이 모든 포트의 속도보다 클 때 우리는 Backplane non-blocking 이라고 부릅니다. Forwarding Rate는 Packet per second(PPS)로 표현됩니다. 아래의 공식이 스위치의 Forwarding rate를 계산하는 방법입니다.

Forwarding Rate (pps) = (10Gbit/s 포트 개수 * 14,880,950 pps) +

(1Gbit/s 포트 개수 * 1,488,095 pps) + (100Mbit/s 포트 개수 * 148,809 pps)

예를 들어 32개의 10G 포트, 2개의 40G 포트를 갖고 있는 스위치의 Forwarding rate는

(32 * 14,880,950 pps) + (2 * 4 * 14,880,950 pps) = 595,238,000 pps => 595 Mpps 입니다

(보통 Default MTU인 1500 Byte를 1개의 패킷이라 계산 할 수도 있지만 최소 크기인 64 Byte의 패킷을 측정!... 숫자를 크게하기 위함)

다음 성능은 모든 포트 속도의 합인 Backplane bandwidth 와 Switch fabric capacity 입니다. 포트속도는 하나는 Tx 방향, 하나는 Rx 방향으로 2배로 카운트 됩니다. Backplane bandwidth는 bits per second로 표현됩니다.

Backplane bandwidth (bps) = 포트 숫자 * 포트 Data rate * 2

예를 들어 32개의 10G 포트, 2개의 40G 포트를 갖고 있는 스위치의 Backplane bandwidth는

(32 * 10Gbps + 2 * 40 Gbps) * 2 = 800 Gbps

다른 주요 성능들은 설정 가능한 VLAN의 개수, MAC 주소를 저장 할 수 있는 능력, 데이터 전송 시 걸리는 시간을 나타내는 Latency가 있습니다.

Summary

이 포스트는 Layer 2, 3의 통상 사용되는 장비들에 대해 설명하기 위해 작성되었습니다. 그리고 그들의 기능 비교도 만들어져 있으니, 장비들을 선택할 때 고민 해결에 도움이 되길 바랍니다. 또 Layer 2, 3를 측정하는 주요 성능들 또한 언급 되었습니다. 더 상위 장비가 항상 더 좋은 것이 아니라, 당신의 필요에 따라 가장 적당한 장비를 선택하는 것이 올바른 선택입니다.

출처

https://community.fs.com/blog/layer-2-switch-vs-layer-3-switch-which-one-do-you-need.html

+ 쪼렙 엔지니어 msg 조금

L2 스위치 / layer 2 switch 정의 및 설명

L2는 레이어 2 스위치의 약어. 네트워크를 중계하는 기능을 가진 기기를 말한다.

MAC 주소라는 패킷에 목적지 정보를 포함한 정보를 사용하여 릴레이 동작을 수행 스위치이다.

네트워크의 OSI 모델이라는 통신 모델을 7 층으로 나눈 중 2 층째의 데이터 링크 계층의 일을 레이어 2라고 부르는 곳에서 L2 스위치가 발생하고있다. L2 스위치에 대해 TCP / IP와 같은 IP 프로토콜이 속하는 L3 스위치도 있다.

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TL;DR

스위치란?

네트워크를 연결하거나, 패킷을 라우팅하는 통신장비를 말하며, 100M, 1G, 10G, 40G 등 다양한 전송속도를 지원하는 장치

L2, L3, L4, L7 스위치

L2 스위치 : MAC을 이용한 방식으로 구성되어 있으며 허브보다 상위의 장비, 포트별로 대역폭을 부여해 속도를 보장함
L3 스위치 : IP 주소를 이용한 방식으로 네트워크 라우팅 기능이 추가된 L2 스위치의 상위 장비
L4 스위치 : SLB(로드밸런싱)기능이 추가된 L3 스위치의 상위 장비
L7 스위치 : 어플리케이션의 데이터를 이용한 방식으로 가장 상위의 장비

L1 HUB(Layer 1 HUB)

허브는 모든 랜선에 꽂힌 포트에 동일한 정보를 보내는 장비이다
가장 원시적인 방식으로, 정보를 보내야할 곳이 많아지면(포트가 많아지면) 그 만큼 속도가 느려지고 패킷 충돌이 날 가능성이 있어 네트워크 통신이 잘 되지 않는다

L2 switch(Layer 2 switch)

L2 스위치는 MAC(media access control)을 기반으로 이더넷영역에서 동작하며 연결되는 장비들의 IP를 알 수 없다
IP를 이해하지 못하기 때문에 라우팅 기능이 지외된 네트워크 장비이다

L3 switch(Layer 3 switch) : L2 + Routing

L2 스위치의 모든 기능을 사용할 수 있으며 L3 스위치는 IP를 기반으로 네트워크 패킷의 라우팅이 가능하다
네트워크 장비의 라우터가 해당 영역에 속하며, 연결된 네트워크의 패킷이 L3 스위치로 들어오게 되면 목적지의 IP주소를 확인하여 해당 IP에 연결된 포트로 패킷을 전송한다
즉, 연결된 장비들의 전송하려는 목적지를 판단하여 라우팅 기능을 사용하는 네트워크 장비라 할 수 있다

L4 switch(Layer 4 switch) : L3 + Load Balancing

L3 스위치의 모든 기능을 사용할 수 있으며 L4 스위치는 TCP/IP 및 session을 기반으로 네트워크 패킷의 라우팅 및 로드밸런싱이 가능하다

TCP, UDP 등 패킷의 헤더를 사용하여 VIP를 구성하고 IP, PORT를 통한 session로드밸런싱 기능을 사용하여 분배한다
(여기서 로드밸런싱이란 네트워크 트래픽을 여러가지 경로로 분산하여 라우팅 하는 것, 즉 부하 분산이다)

L7 switch(Layer 7 switch) : L4 + Application

L4 스위치의 상위 장비로 L4의 모든 기능을 사용할 수 있으며 L7 스위치는 TCP/IP와 URL을 포함하고 전 계층의 기능을 모두 사용할 수 있는 네트워크 스위치다
L7스위치의 경우 불필요한 트래픽을 차단, 네트워크 침입에 대한 부분에 한하여 설정또한 가능하다

reference
네트워크 스위치 종류와 간단 설명
네트워크 스위치 종류(L2, L3, L4, L7)의 개념과 정리