OSI 7Layer와 L1, L2, L3, L4, L7 스위치

 

 

어떠한 서비스를 구축할때 우리는 대용량 트래픽을 처리하기위한 방법 중 하나로  로드밸런싱(https://aws.amazon.com/ko/what-is/load-balancing/)을 한다.

 

 

로드밸런싱을 제공 하는  요소(소프트웨어 혹은 하드웨어)를 로드밸런서라고 하며, 대표적으로 L4/L7 스위치가 있다.

 

L4/L7 스위치의 'L'은 OSI 7Layer의 Layer를 의미하며  4/7은 각 계층(4계층,7계층)을 의미한다.

그이유는 스위치들은 각계층을 기반으로 동작하기 때문이다.

 

단순히 L4/L7의 동작원리를 암기하여 외울순 있겠지만, 각계층이 어떤역할을 하는지 알게된다면, 굳이 외우지 않아도 L1,L2,L3 등등 스위치도 어떻게 동작하는지 유추가 가능할 것 입니다.

 

그래서 일단,  OSI 7Layer의 각 계층에 대해 간단히 알아보며 각 스위치의 동작 원리를 알아보자!

 

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1계층 - 물리계층(Physical Layer)

- 데이터를 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능만 할 뿐이다

- 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송

- 데이터를 전달만 할뿐 데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 등에는 전혀 신경 쓰지 않는다. 

- 프로토콜: RS-232, X.25/X.21

 

L1 스위치

동작: 단지 받은 패킷을 연결된 모든 디바이스로 전달하는 flooding 기능만 수행

예제: 허브, 리피터

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2계층 - 데이터 링크계층(DataLink Layer)

- 맥(MAC) 주소를 가지고 통신

- 포인트 투 포인트(Point to Point) 간 신뢰성있는 전송을 보장하기 위한 계층으로 CRC( Cyclic Redundancy Check) 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요

- 프로토콜: 이더넷(Ethernet), PPP(Point-to-Point Protocol)

 

L2 스위치

동작: . 디바이스들에 대한 MAC주소 테이블을 가지고 있죠. L2 스위치에 패킷이 들어오면 목적지 MAC 주소를 확인하고 이 주소를 MAC 주소 테이블과 비교해 해당 디바이스가 연결된 포트로 패킷을 전달 

예제:  브리지, 스위치(그냥 '스위치' 라고 하면 일반적으로 L2 스위치)

 

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3계층 - 네트워크 계층(Network Layer)

- 경로를 선택하고 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달 (우리가 자주 듣는 IP 주소가 바로 네트워크 계층 헤더에 속함)

- L2 스위치는 MAC 주소까지만 알았다면, L3 스위치는 MAC 주소뿐만 아니라 IP 주소까지 알고 있다.

- 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션(segmentation/desegmentation), 오류 제어, 인터네트워킹(Internetworking) 등을 수행

- 프로토콜: IP(Internet Protocol), ICMP , ARP (Address Resolution Protocol), ICMP(Internet Control Message Protocol)

 

L3 스위치

동작:  L3 스위치란 L2 스위치에 라우팅 기능이 추가된 장비, L3 패킷에서는 목적지 IP 주소를 얻을 수 있는데, 이 IP주소를 이용해 로컬 네트워크와 외부 네트워크를 구분할 수 있어요. 받은 패킷의 목적지 IP 주소를 알 때는 로컬 네트워크의 특정 디바이스로, 목적지 IP 주소를 모를 때는 외부와 연결된 라우터로 전송 - 

 

예제: 라우터, 공유기

 

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4계층 - 전송 계층(Transport Layer)

-  패킷에서 IP정보와 Port 정보를 얻을 수 있음

- 통신을 활성화하기 위한 계층

- 송신자와 수신자 간의 신뢰성있고 효율적인 데이터를 전송하기 위하여 오류검출 및 복구, 흐름제어와 중복검사 등을 수행

- 프로토콜: TCP, UDP

 

L4 스위치

동작:  L4 스위치의 경우 3~4계층에 속하는 IP 주소 및 TCP/UDP Port 정보를 보고 스위칭

 

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보통 L7 스위치가 L5, L6 기능까지 같이 하기 때문에   5계층, 6계층은 생략 

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7계층 - 응용 계층(Application Layer)

 

-  응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행

-  OSI 7계층 모델에서 최상위 계층으로 사용자가 네트워크 자원에 접근하는 방법을 제공

- 최종적으로 사용자가 볼 수 있는 유일한 계층으로 모든 네트워크 활동의 기반이 되는 인터페이스를 제공

- 프로토콜:  HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP, Telnet 

 

L7 스위치

동작: 

• L7 스위치의 경우 3~7계층에 속하는 IP 주소 및 TCP/UDP Port 정보, 패킷 내용까지 모두 보고 스위칭
• 7계층 HTTP의 URL, FTP 쿠키 정보 및 바이러스 패턴을 분석하여 보안에 더 유리하고 정교한 로드 밸런싱이 가능 

 

 

 

 

 

 

참고

https://handreamnet.tistory.com/308

[Network is Fun!] 계층별 네트워크 장비

https://nhj12311.tistory.com/75

네트워크 스위치 종류(L2, L3, L4, L7 개념) 정리

https://jesc1249.tistory.com/26

[L4/L7 스위치] 1. 로드밸런서에 대한 기초지식

https://shlee0882.tistory.com/110

OSI 7 계층이란?, OSI 7 계층을 나눈 이유

 

https://velog.io/@cgotjh/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-OSI-7-%EA%B3%84%EC%B8%B5-OSI-7-LAYER-%EA%B8%B0%EB%B3%B8-%EA%B0%9C%EB%85%90-%EA%B0%81-%EA%B3%84%EC%B8%B5-%EC%84%A4%EB%AA%85

[네트워크] OSI 7 계층 (OSI 7 LAYER) 기본 개념, 각 계층 설명

http://wiki.hash.kr/index.php/OSI_7_%EA%B3%84%EC%B8%B5

 

FTP [ˌef tiː ˈpiː]

[약어] 파일 전송용 프로토콜(file transfer protocol)

FTP[채팅 약어] 컴퓨터 사이의 파일 전송 규약 (File Transfer Protocol)

FTP[IT] file transfer protocol

FTP[원자력용어] 핵연료전달구(核燃料傳達口)

FTP[원자력용어] FFTF [인수(引受)]시험절차서(試驗節次書)