Cisco 레이어 2(Layer 2) 스위치는 OSI 7계층 중 데이터 링크 계층(Data Link Layer) 에서 동작하는 네트워크 장비입니다. 가장 큰 역할은 MAC 주소를 기반으로 프레임(Frame)을 전달하여 같은 네트워크(VLAN) 내 장치들이 효율적으로 통신하도록 하는 것입니다..

1. 레이어2 스위치란?

과거에는 허브(Hub)를 많이 사용했지만 현재는 대부분 스위치를 사용합니다.

허브(Hub)

PC1 -----|
PC2 -----| HUB
PC3 -----|

PC1이 데이터를 보내면

PC2  ← 데이터 수신
PC3  ← 데이터 수신

모든 포트로 데이터를 복사해서 보냅니다.

문제점

충돌(Collision) 발생
속도 저하
보안 취약

Layer2 Switch

PC1 -----|
PC2 -----| Switch
PC3 -----|

PC1이 PC2에게 보낸다면

PC2 ← 전송
PC3 X

목적지 MAC 주소를 확인해서 필요한 포트로만 전송합니다.

이것이 가장 큰 특징입니다.

2. Layer2 스위치의 동작 원리

스위치는 크게 3단계로 동작합니다.

① Learning (MAC Learning)

스위치는 들어오는 프레임의

Source MAC Address

를 MAC Address Table에 저장합니다.

예)

PC1
MAC : AAAA

↓

Fa0/1

MAC Table

MAC	Port
AAAA	Fa0/1

이 과정을 계속 반복합니다.

② Forwarding

목적지 MAC을 찾습니다.

예)

Destination

BBBB

MAC Table

MAC	Port
AAAA	Fa0/1
BBBB	Fa0/5

그러면

Fa0/5로만 전송

합니다.

③ Flooding

목적지 MAC이 없으면

모든 포트로 보냅니다.

단,

들어온 포트는 제외합니다.

예)

Fa0/1 에서 들어옴

↓

Fa0/2
Fa0/3
Fa0/4
Fa0/5

3. MAC Address Table

Cisco에서는

CAM Table

이라고도 부릅니다.

확인 명령어

Switch# show mac address-table

예시

Mac Address Table

Vlan    Mac Address       Type        Ports

1       0011.2233.4455    Dynamic     Fa0/1
1       0011.2233.5566    Dynamic     Fa0/5

의미

0011.2233.4455

↓

Fa0/1에 연결됨

4. Broadcast 처리

브로드캐스트 주소

FF:FF:FF:FF:FF:FF

은

모든 장비가 받아야 합니다.

예)

DHCP Discover

PC

↓

Broadcast

↓

Switch

↓

모든 포트로 전달

5. Unknown Unicast

MAC Table에 없는 주소

Destination

9999

↓

모름

↓

Flooding

6. Collision Domain

허브

전체가 Collision Domain

스위치

포트 하나당 Collision Domain

예)

Fa0/1

Collision Domain 1

Fa0/2

Collision Domain 2

Fa0/3

Collision Domain 3

즉 충돌이 거의 없습니다.

7. Broadcast Domain

기본적으로

Switch 1대

↓

Broadcast Domain = 1개

하지만

VLAN을 만들면

VLAN10

Broadcast Domain 1

VLAN20

Broadcast Domain 2

됩니다.

8. VLAN (Virtual LAN)

Cisco Layer2 Switch에서 가장 중요한 기능입니다.

예)

PC1
PC2

↓

VLAN10

------------------

PC3
PC4

↓

VLAN20

VLAN이 다르면

통신이 안 됩니다.

Layer3 장비가 필요합니다.

Cisco 설정

Switch(config)# vlan 10
Switch(config-vlan)# name SALES

Switch(config)# vlan 20
Switch(config-vlan)# name HR

포트 할당

Switch(config)# interface fa0/1
Switch(config-if)# switchport mode access
Switch(config-if)# switchport access vlan 10

9. Access Port

일반 PC 연결

PC

↓

Access Port

설정

Switch(config-if)# switchport mode access

하나의 VLAN만 사용합니다.

10. Trunk Port

스위치끼리 연결할 때 사용합니다.

Switch1
    |
  Trunk
    |
Switch2

여러 VLAN을 동시에 전달합니다.

Cisco 설정

Switch(config-if)# switchport mode trunk

11. 802.1Q Tagging

Trunk에서는 VLAN 정보를 넣습니다.

Frame

↓

802.1Q Tag

↓

VLAN 10

이 태그 덕분에 여러 VLAN을 하나의 케이블로 전송할 수 있습니다.

12. Native VLAN

Trunk에서

태그 없는(Frame Untagged)

프레임이 들어오면

Native VLAN으로 처리합니다.

기본

VLAN 1

변경 가능

switchport trunk native vlan 999

실무에서는 보안상 기본 VLAN 1 대신 별도의 Native VLAN을 사용하는 경우가 많습니다.

13. STP (Spanning Tree Protocol)

스위치를 여러 대 연결하면

Switch1
  |     |
  |     |
Switch2

루프가 생길 수 있습니다.

루프 발생 시

Broadcast Storm
MAC Table Flapping
CPU 사용률 증가
네트워크 장애

이를 방지하는 것이 STP입니다.

STP는 하나의 경로만 활성화하고 나머지는 차단(Block)합니다.

확인

show spanning-tree

14. PortFast

PC 연결 포트에서는

STP 대기 시간을 줄입니다.

spanning-tree portfast

보통 Access Port에서만 사용합니다.

15. BPDU Guard

실수로 스위치를 연결하면

포트를 Shutdown합니다.

spanning-tree bpduguard enable

PortFast와 함께 자주 사용됩니다.

16. EtherChannel

여러 케이블을 하나처럼 사용합니다.

Fa0/1
Fa0/2
Fa0/3
Fa0/4

↓

Port-channel1

장점

대역폭 증가
이중화
STP 효율 향상

대표 프로토콜

LACP (IEEE 802.3ad/802.1AX)
PAgP (Cisco 전용)

설정 예시(LACP)

interface range GigabitEthernet0/1 - 2
 channel-group 1 mode active

interface Port-channel1
 switchport mode trunk

17. Port Security

허용 MAC만 접속 가능하게 합니다.

예)

Switch(config-if)# switchport port-security

Switch(config-if)# switchport port-security maximum 1

Switch(config-if)# switchport port-security violation shutdown

MAC 하나만 허용합니다.

확인

show port-security

18. 주요 확인 명령어

명령어	설명
`show vlan brief`	VLAN 목록 및 포트 확인
`show interfaces status`	포트 상태 확인
`show interfaces trunk`	Trunk 포트 확인
`show mac address-table`	MAC 주소 테이블 확인
`show spanning-tree`	STP 상태 확인
`show running-config`	현재 설정 확인
`show startup-config`	저장된 설정 확인
`show interfaces switchport`	포트의 스위치포트 설정 확인

19. Cisco Layer2 스위치에서 지원하는 대표 기능

기능	설명
MAC Learning	출발지 MAC 주소 학습
Frame Forwarding	목적지 MAC 기반 전송
Flooding	미등록 MAC 또는 브로드캐스트 프레임 전달
VLAN	논리적 네트워크 분리
Trunk	여러 VLAN을 하나의 링크로 전달
STP/RSTP	루프 방지
EtherChannel	링크 집성으로 대역폭 및 가용성 향상
Port Security	포트별 MAC 주소 제한
QoS	트래픽 우선순위 지정
IGMP Snooping	멀티캐스트 트래픽 최적화
LLDP/CDP	인접 장비 정보 확인

20. Layer2 스위치와 Layer3 스위치의 차이

항목	Layer2 Switch	Layer3 Switch
기준	MAC 주소	MAC 주소 + IP 주소
동작 계층	OSI 2계층	OSI 2계층 + 3계층
VLAN 간 통신	불가능	가능(SVI 또는 라우팅 사용)
라우팅	지원하지 않음	정적/동적 라우팅 지원 가능
주요 용도	동일 VLAN 내 통신	VLAN 간 통신 및 네트워크 분산

예를 들어 VLAN 10과 VLAN 20을 구성한 경우, 레이어 2 스위치만으로는 서로 통신할 수 없습니다. 이때는 레이어 3 스위치의 SVI(Switched Virtual Interface) 나 라우터를 통해 Inter-VLAN Routing을 구성해야 합니다.

실무에서 자주 사용하는 구성 예시

                Router / Layer3 Switch
                        |
                     (Trunk)
                        |
                 +----------------+
                 | Cisco L2 Switch|
                 +----------------+
                 | Gi0/1  Trunk   |
                 | Gi0/2  VLAN10  | → PC (영업부)
                 | Gi0/3  VLAN10  |
                 | Gi0/4  VLAN20  | → PC (인사부)
                 | Gi0/5  VLAN20  |
                 +----------------+

이 구성에서:

Gi0/1은 트렁크 포트로 여러 VLAN의 트래픽을 상위 장비에 전달합니다.
Gi0/2, Gi0/3은 VLAN 10의 액세스 포트입니다.
Gi0/4, Gi0/5는 VLAN 20의 액세스 포트입니다.
VLAN 10과 VLAN 20 간의 통신은 상위의 라우터 또는 레이어 3 스위치가 처리합니다.

Cisco 레이어 2 스위치는 단순히 장비를 연결하는 역할을 넘어, VLAN을 통한 네트워크 분리, STP를 통한 루프 방지, 트렁크를 통한 VLAN 확장, Port Security를 통한 보안 강화 등 기업 네트워크의 기반을 구성하는 핵심 장비입니다. 이러한 기능들의 동작 원리를 이해하면 실제 네트워크 구축과 장애 분석에서도 큰 도움이 됩니다.

Cisco Networking 기본지식(15) – Layer2 Switch(스위치)