공유기는 라우터인가? 스위치인가?
개요
문득 네트워크 관련 개념들을 복기하다가 인터넷 공유기가 라우터인지 스위치인지에 대해 의문이 들었다
그렇게 생각해보니 정확하게 네트워크 구성 요소들에 대해 정확하게 이해하고 있지 못했다는 생각이 들었고, 다시한번 정리하기 위해 글을 쓴다
- 네트워크 통신 계층
- IP 주소
- 계층별 네트워크 장비
네트워크 통신 계층
네트워크 통신은 개념적으로 OSI 7계층 모델을 통해 구조화되어 있지만, 실제로는 주로 이를 단순화한 TCP/IP 계층 모델을 사용한다
OSI 7 계층
All People Seems To Need Data Protocol
7. 응용 계층 (Application Layer) - Data(=Message)
사용자와 네트워크 간의 상호작용을 담당하는 계층. 애플리케이션이 직접 사용하는 데이터 전송의 인터페이스 제공.
6. 표현 계층 (Presentation Layer)
데이터를 사람이 이해할 수 있는 형식으로 변환하거나 암호화, 압축 등의 처리를 담당.
5. 세션 계층 (Session Layer)
통신 세션을 설정, 유지, 종료하는 역할을 담당. 양쪽 애플리케이션 간의 대화 제어.
4. 전송 계층 (Transport Layer) - Segment/Datagram
데이터의 신뢰성 있는 전송을 보장하며, 데이터의 세그먼트를 관리. Port 번호를 사용해 송수신 프로그램을 구분.
3. 네트워크 계층 (Network Layer) - Packet
다른 네트워크 간의 데이터 전송을 담당하고 라우팅 기능을 수행. IP 주소를 사용해 경로를 선택하고 패킷을 전달.
예) Router(Routing 테이블), Load Balancer
2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer) - Frame
같은 네트워크 내에서 데이터 전송을 책임지고 오류 검출, 프레임 전달을 담당. MAC 주소를 사용해 데이터 전송.
예) Bridge→Switch(MAC 주소 테이블), NIC
1. 물리 계층 (Physical Layer) - Bits
전기적, 기계적 특성에 따라 데이터를 전송하는 계층. 실제 데이터를 전달하는 물리적 매체와 신호를 정의.
예) Hub, Repeater, Network Cable
TCP/IP 계층
4. 응용 계층 (Application Layer)
OSI 모델의 응용, 표현, 세션 계층을 통합. 애플리케이션이 네트워크 기능을 사용하도록 지원.
3. 전송 계층 (Transport Layer)
OSI 모델의 전송 계층에 해당. 신뢰성 있는 전송을 보장하는 TCP와 비연결형 프로토콜인 UDP를 사용.
2. 인터넷 계층 (Internet Layer)
OSI 모델의 네트워크 계층에 해당. 패킷의 라우팅과 IP 주소를 기반으로 목적지까지 데이터를 전송.
1. 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer)
OSI 모델의 물리 계층과 데이터 링크 계층에 해당. 데이터 전송에 필요한 하드웨어적 요소를 다룸.
IP 주소
IP(Internet Protocol) 주소는 네트워크에 연결된 장치(호스트)를 식별하고 데이터를 전송하기 위한 고유한 주소로, IP 주소는 인터넷과 같은 네트워크 상에서 장치가 서로 통신하기 위해 필수적인 역할을 한다
공인 IP와 사설 IP
사설 IP는 외부와 통신하려면, NAT(Network Address Translation)을 사용할 수밖에 없다
공인 IP
- 전 세계에서 유일하게 사용되는 IP 주소.
- ISP(인터넷 서비스 제공자)로부터 할당받아 외부 네트워크(인터넷)와 통신.
사설 IP
- 내부 네트워크에서만 사용되는 IP 주소.
- 외부 네트워크(인터넷)와 직접 통신할 수 없으며, NAT를 통해 공인 IP로 변환하여 인터넷에 연결.
- 사설 IP 주소 범위
- 클래스 A) 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
- 클래스 B) 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
- 클래스 C) 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255
NAT(Network Address Translation)
NAT(Network Address Translation)는 주로 라우터에서 수행되며, 사설 IP 주소를 공인 IP로 변환하여 외부 네트워크와의 통신을 가능하게 한다
이로 인해 내부 네트워크의 사설 IP 주소가 외부로 노출되지 않아 보안을 강화할 수 있으며, 공인 IP 주소의 효율적 사용이 가능하다
서브넷 마스크
서브넷 마스크는 IP 주소의 네트워크 부분과 호스트 부분을 구분하는 데 사용된다
이를 통해 네트워크를 더 작은 서브넷으로 나눠 효율적으로 관리할 수 있다
기본 서브넷 마스크
서브넷 마스크는 IP 주소와 비트 단위로 AND 연산을 수행하여 네트워크 주소를 계산.
- 클래스 A) 255.0.0.0 (네트워크: 8비트, 호스트: 24비트)
- 클래스 B) 255.255.0.0 (네트워크: 16비트, 호스트: 16비트)
- 클래스 C) 255.255.255.0 (네트워크: 24비트, 호스트: 8비트)
CIDR 표기법
서브넷 마스크는 종종 CIDR(Classless Inter-Domain Routing) 표기법 사용하기도 한다
- 예: 192.168.1.1/24에서 /24는 네트워크 부분이 24비트임을 의미 (255.255.255.0과 동일).
계층별 네트워크 장비
네트워크 장비는 OSI 모델의 계층에 따라 서로 다른 역할과 기능을 수행한다
다음 표는 허브, 스위치, 라우터의 주요 특징을 정리한 것이다
| 허브 | 스위치 | 라우터 | |
| OSI 계층 | L1 (물리 계층) | L2 (데이터 링크 계층) | L3 (네트워크 계층) |
| 주소 기반 | 없음 | MAC 주소 | IP 주소 |
| 데이터 전달 방식 | 브로드캐스트 | MAC 테이블 기반 | 라우팅 테이블 |
| 충돌 도메인 | 공유 | 포트별 분리 | 분리 |
| 활용 사례 | 단순 네트워크 연결 | LAN 장치 연결 | 네트워크 간 연결 |
허브
허브는 물리 계층(Layer 1) 장비로, 데이터를 연결된 모든 장치에 브로드캐스트한다
충돌 도메인을 공유하므로 트래픽이 많아질수록 성능이 저하되는 문제가 있어 현재는 대부분 스위치로 대체되었다
스위치
스위치는 데이터 링크 계층(Layer 2)에서 MAC 주소 기반으로 데이터를 처리하며, 각 포트가 독립된 충돌 도메인을 형성해 네트워크 성능을 개선했다
또한 VLAN(Virtual LAN) 지원하는 스위치를 이용하면 네트워크 관리 효율성과 보안을 높일 수 있다
VLAN과 L3 스위치
VLAN(Virtual LAN)은 물리적으로 하나의 네트워크 환경에서 논리적으로 네트워크를 분리하는 기술이다
동일한 스위치나 네트워크 장비에 연결된 장치들이 서로 다른 VLAN에 속하면 서로 통신할 수 없고, 동일한 VLAN에 속해야만 통신이 가능하다
그럼 L3 스위치는 무엇인가?
L3 스위치는 네트워크 계층(Layer 3)의 기능을 추가한 스위치로, VLAN 간 라우팅 및 내부 네트워크 관리를 효율적으로 수행한다
L3 스위치는 L2 스위치처럼 MAC 주소 기반으로 데이터를 처리하지만, VLAN 간 통신이 필요할 때는 IP 주소를 기반으로 라우팅을 수행한다
이는 라우터에 비해 속도가 빠르고 비용이 저렴하기에 내부 네트워크 관리에 효율적이다
라우터
라우터는 네트워크 계층(Layer 3)에서 IP 주소를 기반으로 데이터를 전달하며, 서로 다른 네트워크를 연결한다
라우팅 테이블을 사용해 최적 경로를 계산하며, NAT 기능을 통해 내부 네트워크를 공인 IP로 변환해 외부 네트워크(인터넷)와의 통신을 가능하게 한다
마무리
이번 글에서는 네트워크 계층, IP 주소, 그리고 네트워크 장비의 계층적 역할을 정리했다
그래서 인터넷 공유기는 스위치인가, 라우터인가?
→ 인터넷 공유기는 라우터와 스위치의 기능을 동시에 가지고 있는 장비다
내부적으로는 스위치 역할을 통해 네트워크 내 장치들을 연결하고, 외부적으로는 라우터 역할을 통해 NAT를 수행하며 인터넷과 연결된다
일반 가정용 공유기는 간단한 내부 네트워크와 외부 네트워크 연결을 시켜주기에 라우터의 역할을 수행한다고 할 수 있지만, 일반적으로 말하는 라우터와는 차이가 크다
일반적으로 라우터는 더 복잡한 라우팅 프로토콜과 다양한 네트워크 환경을 지원하며, 대규모 네트워크를 관리하는 데 초점이 맞춰져 있다
반면, 가정용 공유기는 기본적인 네트워크 연결과 NAT를 통해 단순하고 사용하기 쉬운 환경을 제공하는 데 중점을 둔다
아무튼 이젠 누군가 인터넷 공유기는 라우터인가 스위치인가라는 질문을 한다면, 잘 대답할 수 있을 것 같다