L2 스위치, L3 스위치, L4 스위치, L7 스위치

스위치가 뭔지는 알아도 조금 더 구체적으로 들어가면 L2스위치, L3스위치, L4스위치, L7스위치 등... 숫자가 들어가지요. 스위치라고 다 똑같은 스위치가 아닙니다. L2와 같이 기능이 단순한 것도 있지만, L7과 같이 기능이 무지 많고 엄청 비싼 스위치도 있습니다.

스위치 계층

L2스위치, L3스위치, L4스위치 등 스위치를 보통 얘기할 때 스위치가 처리할 수 있는 계층(Layer)을 의미하는 숫자가 함께 붙습니다. 계층을 잘 모른다면 아래 글을 한 번 보시길 바랍니다.

"OSI 7 계층 vs TCP/IP 계층"

예를 들어, 보통 우리가 많이 쓰는 L2스위치는 MAC주소를 기반으로 패킷을 처리해주는 스위치입니다. L3스위치는 L2에 해당하는 MAC주소 뿐만 아니라, L3에 해당하는 IP주소를 기반으로 패킷처리가 가능합니다. 이런식으로 보면 L4스위치는 MAC, IP주소 뿐만 아니라 Port번호를 기반으로도 패킷을 처리해줄 수 있겠죠. 

계층별 스위치

계층별로 스위치가 패킷을 처리하는 개념을 보겠습니다.

L2스위치

Layer 2 기반의 스위치입니다. L2스위치는 PC들이 연결되면 NIC(Netwrok Interface Card)에 할당되어 있는 MAC주소들을 수집하여 각 포트별로 연결된 PC들을 구분합니다. 즉, MAC 주소 테이블을 관리한다는 뜻이구요. 이를 이용하여 L2스위치에 연결된 서로 다른 PC들이 통신을 한다면 L2스위치는 두 PC가 연결되어 있는 인터페이스로만 패킷을 전달합니다.

<출처: 구글검색>

예를 들어, 위와 같은 L2 스위치의 각 포트에 A, B, C, D의 시스템이 연결되어 있다면 L2스위치는 위와 그림에서처럼 MAC주소와 포트정보로 구성된 MAC테이블을 관리합니다. 그리고 A가 C에게 패킷을 보내기 위해서 C의 MAC주소를 목적지로 하는 패킷을 보내면 L2스위치는 C가 연결된 E2 인터페이스로만 패킷을 보냄으로써 C가 패킷을 수신하게 됩니다.

몇 가지 부연설명을 하자면,

- E1, E3에 연결된 B, D 시스템은 A가 C에게 보낸 패킷을 구경도 할 수 없습니다. 이유는 스위치가 그쪽으로 패킷을 아예 보내지도 않기 때문입니다. 참고로, 더미허브였다면 모든 패킷을 복사하여 모든 포트로 보내주기 때문에 B와 D도 C로 가는 패킷을 구경할 수 있습니다. 스니핑(snifing)이라고 하지요.

- 또하나, A가 C에게 보낸 패킷에는 L2에 해당하는 MAC주소 말고도 L3에 해당하는 IP주소도 있습니다. 하지만 L2는 L2의 헤더에 해당하는 MAC주소정보만 참고하고 나머지는 모두 관심없는 L3이상의 데이터이기 때문에 IP주소조차 확인하지 않습니다. L3스위치라면 IP까지도 볼 수 있겠지만요. 그래서 L2스위치는 IP정보를 이용하여 접근제어는 못하지만 MAC주소로 접근제어는 가능하겠죠. 

L3스위치

L3스위치는 L2와 L3의 정보를 모두 확인하기 때문에, L2보다 스마트하다고 할 수 있죠. L2가 할 수 있는 기능은 당연하고, L3에 해당하는 IP정보를 확인하여 패킷처리가 가능합니다. IP정보를 기반으로 패킷 필터링도 가능하겠죠. L3는 보통 네트워크와 네트워크간에 패킷을 전송하는 라우터에 해당됩니다.

<출처: 구글검색>

 

같은 네트워크가 아니라면 라우터를 통해 패킷이 목적지까지 라우팅되어야 원하는 목적지까지 패킷이 전달됩니다. 위 그림과 같이 라우터는 L3에 해당하는 IP정보를 처리하여 라우팅을 합니다.

L4스위치

그런식으로 L4스위치는 L2, L3는 물론 L4에 해당하는 Port정보를 확인하여 패킷처리가 가능합니다. 보통 Port정보를 이용해서 처리하는 것은 로드밸런싱이나 포트포워딩, QoS 등의 기능이 있죠. 보안기능으로 보면 소스IP/소스Port/목적지IP/목적지Port를 기반으로 패킷을 허용 또는 차단하는 기본적인 방화벽기능도 가능합니다. 점점 스마트해지고 점점 비싸지는 거죠...

아래 그림은, L4 스위치에 가상IP(Virtual IP)를 할당하고 포트에 따라 L4스위치 뒤에 실제로 배치된 웹 또는 메일서버(SMTP)로 연결하기도 하고 부하를 고려하여 로드밸런싱도 하는 예를 설명하고 있습니다.

<출처 : 구글검색>

L7스위치

L7 스위치는 예상하시는 것과 같이 패킷의 모든 계층의 정보를 커버할 수 있으니 하고 싶은 것은 다 할수 있겠죠. L4스위치가 하는 것은 물론이고, 웹프록시 같은 L7프로토콜을 처리하는 것도 가능하고, 캐싱도 가능합니다. 패킷을 검사하여 침입탐지도 가능합니다. 물론 기본적으로 스위치의 역할에 충실해야하니 너무 많은 기능을 넣으면 스위치 성능이 떨어질테죠.

L4와 L7 스위치를 비교하면 아래와 같습니다.

<출처 : 정보보안기사, 예문사>

결론

계층이 높을 수록 스마트하지만 비싼 스위치가 됩니다. 용도에 맞게 적절한 스위치를 사용하여 네트워크 인프라를 설계해야 합니다.

그리고 보안 담당자는 각 스위치의 동작원리를 어느정도 이해해야 합니다. 다른 시스템간의 통신을 훔쳐보는 것을 스니핑(sniffing)이라고 하는데, 이것을 막기위해 기본적으로 허브를 사용하지 않고 스위치를 사용합니다. 스위치를 사용하더라도 패킷을 내가 훔쳐볼 수 있도록 스위치 재밍(switch jamming)을 할수도 있으며, ARP spoofing을 이용하여 패킷을 훔쳐보고 변조할 수도 있습니다. 오늘은 이러한 공격기법을 설명한 것은 아니지만 이런 것들을 이해하려면 기본동작원리는 어느정도 이해해야 합니다.