📘 스위치(Switch)와 VLAN

1️⃣ 스위치란?

• 흔히 말하는 “스위치”는 보통 L2 스위치(데이터링크 계층)
• 허브와 달리, 목적지 장치에게만 데이터 전달
• 전이중(Full-Duplex) 통신 지원 → 동시에 송수신 가능
• 이 때문에 CSMA/CD 프로토콜이 필요 없음 (충돌 없음)

👉 허브와의 차이:

• 허브 = 멀티탭, 무조건 전체 방송
• 스위치 = 똑똑한 우체국, 목적지만 골라서 배달

2️⃣ MAC 주소 테이블

스위치는 MAC 주소 테이블을 만들어서 장치와 포트를 매핑합니다.

• 내 PC(MAC: AA:BB:CC…) → 스위치 Port 1
• 프린터(MAC: DD:EE:FF…) → 스위치 Port 5

👉 이렇게 “누가 어디 있는지” 주소록을 자동으로 작성

3️⃣ MAC 주소 학습 과정

1. 플러딩(Flooding)

   • 처음에는 목적지를 모르니까, 프레임을 모든 포트에 뿌림

2. 포워딩(Forwarding) & 필터링(Filtering)

   • 목적지 MAC이 테이블에 있으면 해당 포트로만 전송 (포워딩)
   • 다른 포트로는 보내지 않음 (필터링)

3. 에이징(Aging)

   • 일정 시간 동안 통신이 없으면 테이블에서 삭제
   • (장치가 이동하거나 꺼졌을 때 반영하기 위함)

4️⃣ VLAN (가상 LAN)

스위치는 기본적으로 모든 포트가 같은 네트워크에 속함.
하지만 VLAN을 사용하면 하나의 스위치를 여러 개의 네트워크처럼 나눌 수 있음.

👉 예:

• 개발팀 PC는 VLAN 10
• 마케팅팀 PC는 VLAN 20
• 물리적으로 같은 스위치에 꽂혀 있어도 서로 통신 불가

5️⃣ VLAN의 종류

1. 포트 기반 VLAN (Port-based VLAN)

   • 특정 포트를 특정 VLAN에 할당
   • 가장 많이 쓰이는 방식
   • 예: Port 1~10 → VLAN 10, Port 11~20 → VLAN 20

2. MAC 기반 VLAN

   • 장치의 MAC 주소를 기준으로 VLAN 할당
   • 포트가 바뀌어도 같은 VLAN에 속하게 가능

6️⃣ VLAN 트렁킹 (VLAN Trunking)

• VLAN은 스위치 내부에서는 나눠지지만, 스위치 간 연결 시에도 구분이 필요
• 이때 사용하는 것이 트렁크 포트(Trunk Port)

👉 특징:

• 트렁크 포트는 여러 VLAN의 데이터를 동시에 전달
• VLAN을 구분하기 위해 VLAN 태그를 붙여 전송
• 이때 사용하는 표준: 802.1Q VLAN Tagging

7️⃣ 그림으로 이해하기

flowchart TD
    subgraph Devices1["1층 사무실 장비"]
        PC1["개발 PC1"]
        PC2["개발 PC2"]
        PC3["마케팅 PC1"]
        PC4["마케팅 PC2"]
        PC5["마케팅 PC3"]
        PR1["컬러 프린터"]
        AP1["무선 AP"]
    end

    subgraph SwitchA["스위치 A (1층)"]
        direction LR
        P1A["Port1<br/>VLAN1"]
        P2A["Port2<br/>VLAN1"]
        P3A["Port3<br/>VLAN2"]
        P4A["Port4<br/>VLAN2"]
        P5A["Port5<br/>VLAN2"]
        P6A["Port6<br/>VLAN3"]
        P7A["Port7<br/>VLAN3"]
        P8A["Port8<br/>Trunk"]
    end

    subgraph SwitchB["스위치 B (2층)"]
        direction LR
        P1B["Port1<br/>VLAN1"]
        P2B["Port2<br/>VLAN1"]
        P3B["Port3<br/>VLAN2"]
        P4B["Port4<br/>VLAN2"]
        P5B["Port5<br/>VLAN2"]
        P6B["Port6<br/>VLAN2"]
        P7B["Port7<br/>VLAN3"]
        P8B["Port8<br/>Trunk"]
    end

    subgraph Devices2["2층 사무실 장비"]
        PC6["개발 PC3"]
        PC7["개발 PC4"]
        PC8["마케팅 PC4"]
        PC9["마케팅 PC5"]
        PC10["영업 PC1"]
        PC11["영업 PC2"]
        ADMIN["관리자 PC"]
    end

    PC1 --> P1A
    PC2 --> P2A
    PC3 --> P3A
    PC4 --> P4A
    PC5 --> P5A
    PR1 --> P6A
    AP1 --> P7A

    P8A -.->|"모든 VLAN<br/>802.1Q 태깅"| P8B

    P1B --> PC6
    P2B --> PC7
    P3B --> PC8
    P4B --> PC9
    P5B --> PC10
    P6B --> PC11
    P7B --> ADMIN

    classDef vlan1 fill:#bbdefb,stroke:#1976d2,stroke-width:2px,color:#000
    classDef vlan2 fill:#ffcdd2,stroke:#d32f2f,stroke-width:2px,color:#000
    classDef vlan3 fill:#dcedc8,stroke:#689f38,stroke-width:2px,color:#000
    classDef trunk fill:#fff3e0,stroke:#f57c00,stroke-width:3px,color:#000

    class PC1,PC2,P1A,P2A,PC6,PC7,P1B,P2B vlan1
    class PC3,PC4,PC5,P3A,P4A,P5A,PC8,PC9,PC10,PC11,P3B,P4B,P5B,P6B vlan2
    class PR1,AP1,P6A,P7A,ADMIN,P7B vlan3
    class P8A,P8B trunk

• SW1과 SW2 사이 연결은 트렁크 포트로 → VLAN 태그 붙여 전달