L3 스위치 기능 정리 – 라우팅 개념부터 멀티캐스트, VRRP까지

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L3 스위치 기능 정리 – 라우팅 개념부터 멀티캐스트, VRRP까지

변군이글루 2013. 9. 1. 22:00

L3 스위치 기능 정리 – 라우팅 개념부터 멀티캐스트, VRRP까지

L3 스위치는 단순히 패킷을 전송하는 것에서 나아가 라우팅 기능을 수행하여 서로 다른 네트워크 간 통신을 가능하게 합니다.

L3 스위치 라우팅 개념 다이어그램

정적 라우팅(Static Route)

flowchart LR
    PC --> L3SW
    L3SW --> R1[Router]
    R1 --> Internet[(Internet)]

1. 정적 라우팅(Static Routing)

정적 라우팅은 네트워크 관리자가 수동으로 경로를 지정하는 방식입니다.

다이나믹 라우팅 프로토콜과 함께 혼합하여 사용할 수도 있으며 특히 디폴트 라우트(default route) 를 사용하면 라우팅 테이블 크기를 최소화하면서 안정적으로 운영할 수 있습니다.

특징

사람이 직접 목적지별 경로를 입력
예측 가능하고 안정적
구조가 단순하지만 네트워크 변화가 많이면 관리 부담 증가

RIP/OSPF 동적 라우팅

flowchart LR
    R1 --- R2 --- R3
    R1 <-->|RIP/OSPF| R2
    R2 <-->|RIP/OSPF| R3
    R1 <-->|RIP/OSPF| R3

2. RIP(Routing Information Protocol)

RIP은 가장 오래되고 널리 이용되는 라우팅 프로토콜 중 하나로, 설정이 매우 쉽다는 장점이 있습니다.

RIP에는 RIP v1과 RIP v2가 존재합니다.

RIP v1

클래스풀(Classful) 라우팅
서브넷 마스크 정보 없이 라우팅 정보 전송
브로드캐스트 주소(255.255.255.255) 사용

RIP v2

클래스리스(Classless) 라우팅
서브넷 마스크 포함
멀티캐스트(224.0.0.9) 사용 → 불필요한 네트워크 부하 감소
인증 지원 → 향상된 보안성

RIP은 거리 벡터(distance vector) 프로토콜이며, Split Horizon 기능, 네트워크 경계에서 자동 요약(automatic summarization) 등의 속성을 갖습니다.

3. OSPF(Open Shortest Path First)

OSPF는 링크 상태(Link State) 기반 라우팅 프로토콜로, 대규모 네트워크에서도 안정적으로 운용할 수 있습니다.

주요 특징

네트워크를 Area 단위로 분할해 계층적 설계 가능
빠른 컨버전스(수 초 이내)
복잡한 재계산 및 초기 처리 과정 때문에 CPU/메모리를 많이 사용할 수 있음

빠른 응답성과 확장성이 주요 장점이지만, 저사양 장비에서는 리소스 부족으로 성능 문제가 발생할 수 있습니다.

멀티캐스트 트래픽 흐름 (PIM + IGMP)

flowchart LR
    Server[Multicast Server] --> R1
    R1 --> R2
    R2 --> L3SW

    L3SW -->|IGMP Membership| PC1
    L3SW --> PC2

4. 멀티캐스트(Multicast)

멀티캐스트는 같은 데이터를 특정 그룹에게만 효율적으로 전송하는 방식입니다.

왜 필요한가?

예를 들어, 방송 서버가 여러 사용자에게 스트리밍 데이터를 전송한다고 할 때

유니캐스트

사용자마다 별도 세션
대역폭 부담 큼

브로드캐스트

장비에 부담 적지만 원하지 않는 모든 장비가 패킷을 받아 처리해야 함

멀티캐스트

필요한 사용자에게만 적절하게 패킷이 복제되어 전송
→ 서버·네트워크 장비 부하 절감
→ 대역폭 절약
→ 불필요한 장비에게 패킷 전달하지 않음

멀티캐스트 트래픽 흐름(PIM + IGMP)

flowchart LR
    Server["Multicast Server"] --> R1
    R1 --> R2
    R2 --> L3SW

    L3SW -->|IGMP Membership| PC1
    L3SW --> PC2

5. IGMP(Internet Group Management Protocol)

IGMP는 멀티캐스트 그룹 가입/탈퇴를 관리하는 프로토콜입니다.

어떤 역할을 하나?

호스트가 멀티캐스트 그룹에 Join / Leave 요청
라우터가 해당 세그먼트에 가입된 멤버를 확인
IP 헤더 프로토콜 번호 2 사용
TTL 값은 항상 1

IGMP 버전

v1 / v2 / v3 / v3 Lite 존재
서로 호환 가능
멀티캐스트 라우팅 프로토콜 사용 시 자동 동작

6. 멀티캐스트 라우팅 - PIM

멀티캐스트는 유니캐스트와 달리, 라우팅 테이블 생성 방식이 다릅니다.

가장 널리 사용되는 프로토콜은 PIM(Protocol Independent Multicast) 입니다.

PIM-DM(Dense Mode)

Source Tree 기반
멀티캐스트 그룹에 수신자가 많다는 가정
네트워크에 널리 확산(홍수 방식) 후 필요없는 곳에서 차단

PIM-SM(Sparse Mode)

RP(Rendezvous Point) 필요
직접 정의 또는 자동 지정 가능
그룹별로 Sparse 또는 Dense Mode 선택

7. DVMRP

DVMRP는 IGMP 기반으로 동작하며, 라우터가 이웃 라우터가 있는지 확인하기 위해 Probe 메시지를 사용합니다.

VRRP 게이트웨이 이중화

flowchart LR
    PC --> VIP["Virtual IP(VRRP)"]
    VIP --> SW1[L3 Switch Master]
    VIP --> SW2[L3 Switch Backup]

8. VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)

PC나 서버는 라우팅 기능이 없기 때문에, 외부 통신을 위해 디폴트 게이트웨이가 필요합니다.

만약 게이트웨이 장비가 하나뿐이라면 장애 시 전체 네트워크가 멈출 수 있습니다.

이를 방지하기 위한 것이 VRRP입니다.

기능

게이트웨이를 여러 대 구성
하나가 다운되면 자동으로 다른 장비가 게이트웨이 역할 수행
네트워크 가용성 향상

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