네트워크 강의 16강

스위치는 오늘날 유선 네트워크의 심장입니다. 허브와 달리 스위치는 MAC 주소를 보고 판단해, 프레임을 필요한 포트로만 보냅니다. 이것이 L2(데이터링크) 장비의 핵심 동작입니다.

스위치가 똑똑해지는 원리

스위치는 각 포트에 연결된 장비의 MAC 주소를 스스로 학습해 MAC 주소 테이블(CAM 테이블)로 기억합니다.

1. 프레임이 들어오면 출발지 MAC을 보고 "이 MAC은 몇 번 포트에 있다"를 기록.
2. 목적지 MAC을 테이블에서 찾아 그 포트로만 보냄(유니캐스트).
3. 아직 모르는 목적지면 일단 전 포트로 뿌리고(플러딩), 응답이 오면 학습.

목적지를 아는 프레임은 해당 포트로만 가므로 충돌이 없고 여러 통신이 동시에 이뤄집니다(전이중). 학습한 주소는 일정 시간(에이징) 안 쓰이면 지워집니다.

관리형 vs 비관리형

• 비관리형 — 꽂으면 되는 단순 스위치. 소규모 포트 확장용.
• 관리형 — VLAN·STP·QoS 등 설정 가능(17강).

예제 1) "스위치는 처음엔 아무것도 모를 텐데 어떻게 목적지를 찾나?"
해설) 처음 보는 목적지는 플러딩(전 포트 전송)합니다. 그 목적지가 응답하면 출발지 MAC과 포트를 학습해 테이블에 넣습니다. 이후부터는 그 포트로만 정확히 보냅니다. 즉 쓸수록 똑똑해집니다.

예제 2) "PC-A(포트1)가 PC-C(포트3)에게 보낼 때, PC-B·D도 받나?"
해설) 아닙니다. 스위치가 "PC-C는 포트3"임을 알고 있으면 포트3으로만 전송합니다. B·D는 전혀 관여하지 않으므로, 동시에 B가 D에게 보내는 통신도 방해받지 않습니다. 허브와의 결정적 차이입니다.

예제 3) "스위치 여러 대를 계단식으로 연결(캐스케이드)해도 되나?"
해설) 됩니다. 스위치의 한 포트를 다른 스위치에 연결하면 포트 수를 확장할 수 있습니다. 다만 잘못 연결해 루프가 생기면 프레임이 무한 순환(브로드캐스트 스톰)해 망 전체가 마비됩니다. 이를 막는 STP(Spanning Tree)가 필요합니다(관리형 스위치).

예제 4) "실수로 스위치의 두 포트를 케이블 하나로 서로 연결했더니 네트워크 전체가 먹통이 됐다."
해설) 전형적인 루프입니다. 허브·비관리형에선 브로드캐스트가 무한 증폭돼 스톰이 납니다. 관리형 스위치의 STP나 루프 방지(loop-guard/BPDU-guard) 기능이 켜져 있으면 자동으로 한쪽 포트를 차단해 막습니다. 원인 케이블을 뽑으면 즉시 회복됩니다.

예제 5) "특정 PC만 네트워크가 안 되는데 스위치 MAC 테이블을 어떻게 활용하나?"
해설) 관리형 스위치에서 show mac address-table로 그 PC의 MAC이 어느 포트에 학습됐는지 확인합니다. 안 보이면 케이블·NIC 문제(물리), 엉뚱한 포트에 보이면 배선 오류, 정상 포트에 보이는데 통신이 안 되면 상위(VLAN·IP) 문제로 범위를 좁힙니다.

정리

• 스위치는 MAC 주소를 학습해 필요한 포트로만 전송.
• 처음엔 플러딩 → 응답을 학습 → 쓸수록 정확해진다(에이징으로 갱신).
• 각 통신이 독립적이라 동시 통신·전이중 가능.
• 루프는 치명적 → STP·루프가드로 방지, MAC 테이블로 장애를 추적.