라우터와 스위치: 집·회사 네트워크에서 트래픽을 나누는 방법

인터넷 선 하나로 여러 기기가 동시에 통신하는 이유

집이나 사무실에서 인터넷을 사용할 때 보통 하나의 인터넷 회선을 공유한다. 하지만 실제로는 PC, 노트북, 스마트폰, 프린터, TV 등 여러 기기가 동시에 인터넷을 사용한다. 동영상 스트리밍, 파일 다운로드, 화상 회의가 한꺼번에 이루어지는데도 대부분 큰 문제 없이 동작한다.

이 구조를 가능하게 해 주는 핵심 장비가 라우터(router)와 스위치(switch)이다. 겉으로 보기에는 모두 “인터넷 선을 여러 개로 나눠 주는 상자”처럼 보이지만, 내부에서 하는 역할과 네트워크 트래픽을 처리하는 방식은 분명히 다르다.

이 글에서는 라우터, 스위치, 네트워크 트래픽, 가정용 공유기, 회사 네트워크를 핵심 키워드로 삼아,

• 라우터와 스위치가 각각 하는 일을 구분하고,
• 집과 회사에서 네트워크 트래픽이 어떻게 나뉘는지,
• 어떤 구성에서 문제가 생기기 쉬운지와 기본적인 해결 관점
  을 전산학 입문 수준에서 차근차근 정리한다.

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라우터와 스위치의 개념과 기본 원리

1. 스위치(Switch)의 역할: 같은 네트워크 안에서 길을 나누는 장비

스위치는 보통 여러 개의 LAN 포트를 가진 장비로, 같은 네트워크 안의 기기들을 서로 연결하는 장비이다. 예전 허브(hub)가 “모든 포트에 신호를 뿌리는 멀티콘센트”에 가까웠다면, 스위치는 그보다 지능적인 장비이다.

스위치의 핵심 개념은 다음과 같다.

1. 레이어 2 장비
   • 스위치는 전산학에서 말하는 OSI 7계층 중 2계층(데이터 링크 계층)에 해당한다.
   • 이 계층에서 중요한 주소는 MAC 주소이다. MAC 주소는 네트워크 카드마다 붙어 있는 하드웨어 주소이다.
2. MAC 주소 기반으로 프레임을 전달한다
   • 스위치는 들어오는 이더넷 프레임의 출발지 MAC 주소를 보고,
   • “어느 포트에 어떤 MAC 주소가 연결되어 있는지”를 테이블에 기록한다.
   • 이후 목적지 MAC 주소를 보고 해당 포트로만 프레임을 보내어,
     • 전체 포트에 데이터를 뿌리지 않고
     • 필요한 포트에만 트래픽을 전달한다.
3. 같은 IP 대역 안에서 통신을 중계한다
   • 스위치는 기본적으로 같은 IP 네트워크(서브넷) 안에서 기기들을 연결한다.
   • 예를 들어 모두 192.168.0.x 대역을 사용하는 PC와 프린터, NAS 등을 묶는 역할을 한다.

즉, 스위치는 하나의 네트워크 안에서 데이터를 효율적으로 나눠 주는 장비이다.
집에서는 공유기 안에 내장된 스위치 기능으로 이 역할을 수행하는 경우가 많고, 회사에서는 8포트, 24포트, 48포트 등 독립 스위치를 사용해 여러 PC를 한 번에 연결한다.

 

스위치가 같은 네트워크 안에서 PC·프린터·NAS를 MAC 주소 기반으로 연결하는 구조도

2. 라우터(Router)의 역할: 서로 다른 네트워크를 이어 주는 장비

라우터는 스위치보다 상위 계층인 3계층(네트워크 계층)에서 동작하는 장비이다. 이 계층에서 중요한 주소는 IP 주소이다. 라우터의 핵심 역할은 다음과 같다.

1. 서로 다른 네트워크(서브넷)를 연결한다
   • 예를 들어,
     • 외부 인터넷 망(통신사 네트워크)과
     • 내부 사설망(가정/회사 네트워크)을 연결하는 경우
   • 또는 192.168.0.x 네트워크와 192.168.10.x 네트워크를 이어 주는 경우에 라우터가 필요하다.
2. 라우팅(Routing)을 수행한다
   • 라우터는 라우팅 테이블을 가지고 있으며,
   • “어떤 목적지 IP 대역으로 가는 패킷은 어느 방향(어느 인터페이스)으로 보내야 하는지”를 기록한다.
   • 패킷이 들어오면 목적지 IP 주소를 검사하고, 라우팅 테이블에 따라 다음 목적지로 전달한다.
3. NAT(네트워크 주소 변환)를 수행한다
   • 가정용 공유기에서 흔히 볼 수 있는 기능이다.
   • 내부 사설 IP(예: 192.168.0.10)를 하나의 공인 IP 주소로 바꾸어 인터넷에 내보낸다.
   • 덕분에 집 안 여러 기기가 하나의 인터넷 회선을 공유하면서도, 외부에서는 하나의 공인 IP로 보이게 된다.

가정에서 “공유기”라고 부르는 장비는 보통

• 라우터 + 스위치 + 무선 AP(Wi-Fi) 기능이 합쳐진 기기이다.
  외형상 하나의 상자처럼 보이지만, 내부적으로는
• 인터넷 회선 반대편에는 라우터,
• LAN 포트 쪽에는 스위치,
• 무선 신호 쪽에는 AP가 붙어 있는 구조로 이해하면 된다.

3. 라우터와 스위치의 차이를 표로 정리

개념을 한 번에 비교하기 위해 라우터와 스위치의 차이점을 정리하면 다음과 같다.

• 동작 계층
  • 스위치: 2계층(데이터 링크 계층), MAC 주소 기반
  • 라우터: 3계층(네트워크 계층), IP 주소 기반
• 역할
  • 스위치: 같은 네트워크 안 기기들을 연결하고 트래픽을 나눔
  • 라우터: 서로 다른 네트워크 간의 길을 연결하고 결정
• 주요 주소
  • 스위치: MAC 주소
  • 라우터: IP 주소, 서브넷
• 용도
  • 스위치: 사무실 한 층의 PC·프린터 연결, 랙에서 포트 수 확장
  • 라우터: 집/회사 내부망과 외부 인터넷 연결, 서로 다른 부서 네트워크 간 연결

요약하면, 스위치는 같은 동네 안에서 골목길을 나누는 교차로, 라우터는 동네와 동네를 이어 주는 큰 도로의 분기점 정도로 비유할 수 있다.

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집과 회사 네트워크에서 트래픽이 나뉘는 실제 구조

1. 가정용 네트워크 구성: 공유기 한 대에 모여드는 트래픽

일반적인 가정용 네트워크는 다음과 같은 구조를 가진다.

1. 통신사 모뎀(또는 광 단말기, ONU 등) →
2. 가정용 공유기 WAN 포트(라우터 기능) →
3. 공유기 LAN 포트(스위치 기능) →
4. 유선 PC, IPTV, NAS, 무선 AP/내장 Wi-Fi →
5. 스마트폰, 태블릿, 노트북 등 무선 기기

이때 트래픽이 나뉘는 과정을 단계별로 보면 다음과 같다.

• 집 안 모든 기기(PC, 스마트폰 등)는 사설 IP(예: 192.168.0.x)를 가진다.
• 이 기기들끼리 통신할 때는 공유기 내 스위치 기능이 MAC 주소를 기준으로 트래픽을 각 포트에 전달한다.
• 외부 인터넷으로 나갈 때는 라우터 기능이 NAT를 통해 사설 IP를 공인 IP로 변환하여 패킷을 전송한다.
• 외부에서 들어온 응답은 NAT 테이블을 참고해 어떤 내부 기기로 돌려줘야 하는지 판단한다.

가정용 환경에서 사용자가 주로 겪는 문제는 다음과 같은 것들이다.

1. 특정 기기만 인터넷이 안 되는 경우
   • 스위치 포트 불량, LAN 케이블 문제, 해당 기기 IP 설정 오류 등이 원인일 수 있다.
2. 전체적으로 인터넷이 끊기거나 느려지는 경우
   • 라우터의 CPU/메모리 부족, NAT 테이블 과부하, 통신사 회선 문제 등이 있을 수 있다.

스위치와 라우터의 역할을 알고 있으면,

• “인터넷이 안 된다”라는 문제를
  • “내부 스위치 구간 문제인지”,
  • “라우터/회선 문제인지”
    로 나누어 생각할 수 있다.

가정용 공유기에서 라우터·스위치·무선 AP가 결합된 네트워크 구성도

2. 소규모 회사 네트워크: 스위치 확장과 VLAN 활용

소규모 사무실에서는 보통 다음과 같은 형태로 네트워크를 구성한다.

1. 외부 인터넷 회선 → 메인 라우터(또는 방화벽 겸용 장비)
2. 메인 라우터 → 코어 스위치(또는 여러 대의 스위치)
3. 스위치 → 각 자리의 PC, 프린터, IP 전화기, 무선 AP 등

여기에서 스위치는 단순히 포트 수를 늘리는 것뿐 아니라, VLAN(가상 LAN) 기능을 통해 트래픽을 논리적으로 나누는 데도 사용된다.

• 예를 들어,
  • 사무팀, 개발팀, 손님용 Wi-Fi를 서로 다른 VLAN으로 분리하면
  • 같은 스위치 장비를 쓰더라도 논리적으로 다른 네트워크처럼 동작하게 만들 수 있다.

이 구조에서 트래픽이 나뉘는 방식은 다음과 같다.

1. 같은 VLAN 안의 기기들끼리는 스위치만 거쳐 통신한다.
2. 서로 다른 VLAN 또는 외부 인터넷과 통신할 때는, 라우터 또는 L3 스위치가 중간에서 트래픽을 라우팅한다.
3. 라우터/방화벽에서 각 VLAN 간 접근 권한, 인터넷 사용 정책, 보안 정책 등을 설정할 수 있다.

이를 통해 회사 네트워크는 다음과 같은 목표를 달성한다.

• 부서별 트래픽 분리
• 손님용 네트워크와 내부 업무망 분리
• 보안 사고 발생 시 피해 범위 제한

3. 라우터·스위치 구성에서 자주 발생하는 문제와 기본 해결 관점

라우터와 스위치는 서로 다른 역할을 담당하지만, 실제 구성에서는 함께 사용되므로 다음과 같은 문제가 자주 발생한다.

1. IP 주소 충돌 문제
   • 라우터가 자동으로 IP를 할당(DHCP)하는데, 추가로 연결한 장비(공유기, AP 등)에서도 DHCP가 켜져 있으면
   • 서로 다른 장비가 동시에 IP를 배포하여 충돌이 발생할 수 있다.
   • 이 경우 “IP 주소가 중복되었습니다” 같은 메시지가 나타날 수 있다.
   • 해결 방법: 메인 라우터 하나만 DHCP를 담당하게 하고, 나머지 장비에서는 DHCP 기능을 끈다.
2. 스위치 루프(Loop) 문제
   • 여러 스위치를 연결하는 과정에서 케이블을 잘못 연결해 원형 회로(루프)가 생기면,
   • 브로드캐스트 프레임이 무한히 순환하며 네트워크 전체가 마비될 수 있다.
   • 이를 방지하기 위해 STP(Spanning Tree Protocol) 같은 루프 방지 기능이 사용된다.
3. 라우터 성능 부족
   • 기기 수가 늘어나고, VPN·QoS·보안 기능 등을 많이 사용하면 라우터 CPU·메모리가 부족해질 수 있다.
   • 이 경우 인터넷 속도 저하, 패킷 손실, 연결 끊김이 잦아질 수 있다.
   • 해결 방법:
     • 고성능 라우터 도입,
     • 트래픽 분산,
     • 불필요한 기능(예: 과도한 로그, 사용하지 않는 정책) 최소화 등으로 조정한다.
4. 무선 AP와 스위치/라우터 구간의 혼선
   • 무선 AP를 추가 설치하면서 라우터처럼 동작하도록 설정하면,
   • 내부에 또 다른 NAT·DHCP 영역이 생겨 접속이 불안정해질 수 있다.
   • 이 경우 AP를 브리지 모드(단순 무선 확장)로 설정하고, IP·NAT 관리는 메인 라우터에 일원화하는 것이 일반적이다.

이러한 문제들은 대부분 “라우터와 스위치가 각각 어떤 역할을 하는지”를 이해하면 구조적으로 원인을 좁혀 갈 수 있다.

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라우터와 스위치를 알면 네트워크 구성이 논리적으로 보인다

이 글에서는 라우터와 스위치를 중심으로, 집·회사 네트워크에서 트래픽을 나누는 방법을 정리하였다. 핵심 내용을 다시 요약하면 다음과 같다.

1. 스위치는 같은 네트워크 안에서 트래픽을 나누는 장비이다.
   • MAC 주소를 기반으로 프레임을 전달하며,
   • 여러 기기를 하나의 IP 네트워크 안에 묶어 준다.
2. 라우터는 서로 다른 네트워크를 이어 주는 장비이다.
   • IP 주소와 라우팅 테이블을 기반으로 패킷 경로를 결정한다.
   • 가정용 공유기에서는 NAT 기능을 통해 여러 기기가 하나의 공인 IP를 공유할 수 있게 한다.
3. 가정에서는 공유기 하나가 라우터·스위치·무선 AP 역할을 동시에 수행한다.
   • 내부 트래픽은 스위치 기능으로,
   • 외부 인터넷과의 연결은 라우터 기능으로 처리된다.
4. 회사에서는 스위치 확장과 VLAN, 라우터/방화벽 조합으로 트래픽을 세분화한다.
   • 부서·용도·보안 수준에 따라 네트워크를 나누고,
   • 라우터가 네트워크 간 통신과 정책 적용을 담당한다.
5. 기본 원리를 이해하면 네트워크 문제를 더 논리적으로 진단할 수 있다.
   • “스위치 구간 문제인지, 라우터 구간 문제인지”를 먼저 구분하고,
   • IP 설정, DHCP, NAT, 루프, 성능 부족 등 원인을 체계적으로 찾아갈 수 있다.

이제 “라우터와 스위치가 뭐가 다른가”, “집이나 회사에서 트래픽이 어떻게 나뉘는가”라는 질문에 대해,

• 스위치는 같은 네트워크 안에서 트래픽을 분배하는 역할,
• 라우터는 서로 다른 네트워크를 연결하고 경로를 결정하는 역할이라고 설명할 수 있을 것이다.

다음 단계에서 자연스럽게 이어질 수 있는 주제로는 예를 들어 다음과 같은 것이 있다.

• “VLAN과 서브넷팅: 하나의 물리 네트워크를 논리적으로 여러 개로 나누는 방법”
• “방화벽과 라우터의 차이: 보안 정책이 네트워크 흐름에 미치는 영향”

이 주제들을 함께 살펴보면, 전산학에서 중요한 축인 네트워크 설계와 트래픽 관리를 더 깊이 이해하고, 실제 환경에서 네트워크를 구성하거나 문제를 해결할 때 큰 도움을 받을 수 있다.