3계층(Network) 세부설명

Layer 3. Network

 

3계층은 논리적 주소를 기반으로 전송경로를 결정해준다.

3계층 Header 의 내용을 수행하고 Network라는 계층의 이름처럼 전체 네트워크에서 나뉘어진 네트워크들을 구분해주고, 목적지로 데이터를 전달하기 위해 네트워크를 찾아주는 역할을 수행하는 계층이다.

 

1. 논리적 주소

네트워크를 구성하는 목적과 규모에 따라 다양한 데이터링크 프로토콜이 사용된다. 각 프로토콜 간에 직접적인 통신은 안되기 때문에 서로 다른 네트워크에 있는 장비와 연결을 위해선 공통적인 상위 프로토콜이 필요하다. 이를 위해 사용되는 논리적 주소 프로토콜로 IP, IPX, Apple-talk 등 다양한 프로토콜이 있으며, 현재 특정 어플리케이션 통신 외 일반적인 통신에서는 IP만 사용한다.

■ IP 주소의 구조

위 그림과 같이 A 네트워크의 2번 장비가 C 네트워크의 1번 장비에게 데이터를 송신하려 할 때를 예로 들어보자. 네트워크는 다르지만 동일하게 1번의 이름(주소)을 가진 장비가 둘 이상 존재한다. 이 경우 데이터를 수신해야 할 1번 장비가 정확히 식별이 되지 않으면 데이터는 엉뚱한 곳으로 전달될 가능성이 있으므로 반드시 어느 네트워크에 속한 몇번 장비인지 명확하게 지정해주어야 한다. 그래서 논리적 주소의 구조는 네트워크를 식별하는 Net-ID와 네트워크 내에서 장비를 식별하는 Host-ID로 구성되어 있다. 

※ IP 프로토콜에 대해 좀더 상세한 내용은 다음 링크를 참고한다.

https://bignet.tistory.com/48

2. 네트워크 통신

구분된 네트워크간의 통신을 지원하는 기능을 라우팅(Routing)이라고 한다. 이 기능은 L3 장비인 라우터 및 L3스위치에서 제공하며 앞서 본 IP헤더의 목적지 주소를 기반으로 처리된다. 

※ 라우팅에 대한 상세한 내용은 다음 링크를 참고한다.

https://bignet.tistory.com/26

3. 장비

3계층 장비로 대표적인 Router와 스위치의 기능을 확장한 L3-Switch가 있다.

■ 라우터(Router)

라우터는 네트워크 경계선에서 사용되는 장비로 다양한 데이터링크 네트워크를 연결할 수 있다. 각 인터페이스가 모두 다른 서브넷(subnet)으로 설정되며, IP를 설정하고 활성화 하면 자동으로 라우팅 테이블에 Connected 정보가 학습된다. 라우팅 기능 외에 ACL, NAT 등 다양한 기능을 제공한다. 

■ L3-Switch

스위치는 기본적으로 L2장비인데 상위 계층의 기능을 탑재하여 확장한 장비를 통틀어 멀티레이어 스위치(MLS)라고 한다.  L3스위치는 3계층의 주요 기능인 라우팅을 할 수 있는 장비이다. 물리적 인터페이스 혹은 VLAN을 이용한 SVI에 IP를 설정하여 다수의 네트워크를 구성할 수 있다. 장비 자체로는 L2장비이기 때문에 라우팅 기능은 기본적으로 비활성화 되어있어 'ip routing' 명령어를 사용하여 활성화를 해주어야 한다. 또한 일부 라우팅 프로토콜만 지원되고, 물리적 포트는 이더넷만 지원하므로(장비마다 다를 수 있음) WAN 통신을 하지 못한다.