[Network] 네트워크 기초 이론 3강 — 호스트, 스위치, 네트워크의 관계

네트워크 기초 이론 시리즈 정리 — 3강. 참고: 널널한 개발자 TV, 「Host, Switch, Network 이들의 관계에 대해...」 (재생목록)

앞에서 식별자가 무엇을 가리키는지까지 정리했다. 이번에는 그 식별자를 실제로 사용하는 쪽을 본다. 호스트가 무엇이고, 스위치가 무엇을 하며, 그것들이 모여 만드는 네트워크가 무엇인지의 관계다.

호스트

호스트 = 인터넷(네트워크)에 연결된 컴퓨터

컴퓨터라는 사실보다 연결되어 있다는 사실이 이 이름을 결정한다. 연결되지 않은 컴퓨터는 그냥 컴퓨터고, 네트워크에 참여하는 순간 호스트가 된다.

그리고 호스트를 식별하는 것이 IP 주소다.

스위치 — 계층마다 있다

스위치는 하나의 물건이 아니다. 어느 계층의 식별자를 보고 판단하느냐에 따라 종류가 갈린다.

계층	장비	보는 식별자
2계층	L2 스위치 — 흔히 말하는 "스위치"	MAC 주소
3계층	L3 스위치 = 라우터	IP 주소
4계층	L4 스위치	포트 번호

우리가 일상적으로 "스위치"라고 부르는 것은 2계층 스위치다. 그리고 3계층 스위치가 하는 일은 라우팅이다 — 목적지 IP를 보고 경로를 고른다는 점에서 라우터와 같은 일을 한다.

"L3 스위치 = 라우터"의 범위

다만 이 등식은 하는 일이 같다는 뜻이지 같은 장비라는 뜻은 아니다. 제품으로서의 둘은 목적이 다르다.

	L3 스위치	라우터
설계 목적	LAN 내부의 고속 라우팅 (VLAN 간 통신)	서로 다른 네트워크의 연결 (LAN ↔ WAN)
포트	이더넷 포트 다수 (24·48구)	소수, 대신 다양한 WAN 인터페이스
포워딩	ASIC(전용 칩)에서 하드웨어로	전통적으로 CPU·소프트웨어
부가 기능	제한적	NAT·방화벽·VPN·QoS 등
놓이는 자리	사내망·데이터센터 내부	네트워크의 경계

L3 스위치가 등장한 배경이 이 차이를 잘 보여준다. VLAN을 여러 개 쓰면 VLAN 간 통신에 라우팅이 필요한데, 그 트래픽이 전부 외부 라우터를 왕복하면 병목이 된다. 그것을 스위치 안에서 하드웨어로 처리하려고 만든 것이 L3 스위치다. 그래서 포트가 전부 이더넷이고 WAN 쪽 기능은 얇다.

요약하면 라우팅이라는 기능은 같고, 그 기능을 어떤 환경에서 어떤 속도로 처리하도록 만든 장비인지가 다르다. 요즘은 고급 L3 스위치가 OSPF·BGP를 돌리고 라우터도 하드웨어 포워딩을 쓰면서 경계가 흐려지고 있지만, 설계 의도의 차이는 남아 있다.

스위치가 하는 일은 결국 하나다

계층이 달라도 동작 원리는 같은 문장으로 정리된다.

들어온 데이터의 식별자를 보고, 어느 쪽으로 내보낼지 고른다.

• L2 스위치는 프레임의 목적지 MAC 주소를 보고 어느 포트로 내보낼지 고른다
• 라우터(L3)는 패킷의 목적지 IP 주소를 보고 어느 경로로 보낼지 고른다
• L4 스위치는 포트 번호까지 보고 어느 서버로 넘길지 고른다

계층이 올라갈수록 더 넓은 범위를 판단한다. L2 스위치는 같은 네트워크 안에서만 데이터를 옮기고, 네트워크와 네트워크를 잇는 일은 라우터의 몫이다. 그래서 다른 네트워크로 나가려면 반드시 라우터를 거친다.

네트워크 — 라우터와 DNS의 집합체

그럼 네트워크란 무엇인가.

네트워크 = 라우터와 DNS의 집합체

호스트가 모였다고 네트워크가 되는 게 아니다. 호스트들이 서로 닿으려면 두 가지가 있어야 한다.

• 라우터 — 네트워크와 네트워크를 잇고, 목적지까지 가는 경로를 만든다. 라우터가 없으면 통신 범위는 같은 네트워크 안으로 갇힌다.
• DNS — 사람이 쓰는 이름을 IP 주소로 바꾼다. 우리가 실제로 입력하는 것은 example.com 같은 이름이지 숫자 주소가 아니다. 이름을 주소로 바꿔 주는 체계가 없으면 통신을 시작할 수조차 없다.

정리하면 이렇게 이어진다.

호스트          ← IP 주소로 식별되는 참여자
  ↓ 연결
스위치·라우터   ← 식별자를 보고 데이터를 전달하는 장비
  ↓ 모여서
네트워크        ← 라우터(경로) + DNS(이름 해석)

정리

• 호스트는 네트워크에 연결된 컴퓨터다.
• 스위치는 계층마다 있다. 보통 말하는 스위치는 L2(MAC), L3 스위치는 라우터(IP), L4는 포트 번호를 본다.
• 스위치가 하는 일은 식별자를 보고 어디로 보낼지 고르는 것이고, 네트워크 간 연결은 라우터가 담당한다.
• 네트워크는 라우터와 DNS의 집합체다. 경로를 만드는 라우터와 이름을 주소로 바꾸는 DNS가 있어야 통신이 성립한다.