[컴퓨터 네트워크] 10주차 : VLAN 활용, VLAN 트렁크, DTP, Inter-VLAN 라우팅

경희대학교 유인태 교수님의 컴퓨터네트워크 수업을 기반으로 정리한 글입니다.

 

VLAN 트렁크

트렁크 구성 명령어

VLAN 트렁크 구성 및 확인: 트렁크는 2계층 동작으로, 모든 VLAN 트래픽을 전달

• 글로벌 컨피그레이션 모드로 이동: configure terminal
• 인터페이스 구성 모드로 이동: interface interface-id
• 포트를 트렁크 모드로 고정 설정: switchport mode trunk
• 네이티브 VLAN을 VLAN 1이 아닌 다른 VLAN으로 설정: swithcport trunk native vlan vlan-id
• 트렁크 링크에서 허용할 VLAN 목록을 지정: switchport trunk allowed vlan vlan-list
• 특권 실행 모드로 돌아가서 설정 확인: end

 

트렁크 구성 예제

각 VLAN에 연결된 서브넷

• VLAN 10 - Faculty/Staff: 172.17.10.0/24
• VLAN 20 - Students: 172.17.20.0/24
• VLAN 30 - Guests: 172.17.30.0/24
• VLAN 99 - Native: 172.17.99.0/24

S1과 S2의 F0/1/ 포트를 트렁크 포트로 구성

• interface fa0/1
• switchport mode trunk
• switchport trunk native vlan 99
• switchport trunk allowed vlan 10, 20, 30, 99
• end

 

트렁크 구성 확인

• show interface fa0/1 switchport

-> Administrative Mode: trunk - Trunk로 관리자 설정

-> Operational Mode: trunk - Trunk 모드 동작으로 설정(작동 중)

-> 캡슐화는 dot1q로 설정

-> Trunking Native Mode VLAN: 99(VLAN0099) - Native VLAN은 VLAN 99로 설정

-> Trunking VLANs Enabled: ALL - 스위치에 생성된 모든 VLAN이 이 트렁크 포트로 트래픽을 전달할 수 있도록 활성화됨

• no 명령으로 트렁크 설정 리셋 가능

Packet Tracer 스위치 VLAN 트렁크 구성

 

-> 좌측 스위치 설정

 

-> 각 interface에 vlan 할당

 

-> 각 interface에 vlan이 할당된 모습을 볼 수 있음

 

-> 좌측 스위치 트렁크 모드 설정

-> 중앙 스위치 트렁크 모드 설정

 

Dynamic Trunking Protocol

DTP 특징

• Catalyst 2960과 2950 스위치에 기본적으로 활성화
• 2960과 2950 스위치 기본값은 dynamic-auto
• switchport nonegotiate 명령으로 비활성화 가능
• switchport mode dynamic auto 인터페이스를 dynamic-auto로 설정하여 다시 활성화 가능
• switchport mode trunk 또는 switchport mode access 명령어를 이용하여 스위치를 트렁크 또는 액세스로 고정 설정하면 협상(negotiation)에 의한 이슈를 피할 수 있음

 

인터페이스 협상 모드

switchport mode 명령의 추가 옵션

• access: 고정 액세스 모드, 이웃 링크를 액세스 링크로 변환하기 위한 협상 진행
• dynamic auto: 이웃 인터페이스가 trunk 또는 desirable 모드로 설정된 경우 -> 트렁크로 동작
• dynamic desirable: auto 또는 desirable 모드로 설정된 이웃 인터페이스와 트렁크가 되려고 노력
• trunk: 고정 트렁킹 모드, 이웃 링크를 트렁크 링크로 변환하기 위한 협상 진행

DTP 구성 옵션

	Dynamic Auto	Dynamic Desirable	Trunk	Access
Dynamic Auto	Access	Trunk	Trunk	Access
Dynamic Desirable	Trunk	Trunk	Trunk	Access
Trunk	Trunk	Trunk	Trunk	제한된 연결성
Access	Access	Access	제한된 연결성	Access

 

Inter-VLAN 라우팅

Inter-VLAN 라우팅 동작

• VLAN은 여러가지 목적으로 swtiched network를 세그먼트화 하는 데 사용
• 라우팅 서비스를 제공하는 3계층 장치(라우터 또는 L3 스위치)가 없으면 -> 임의의 한 VLAN의 호스트는 또 다른 VLAN의 호스트와 통신 불가능
• Inter-VLAN 라우팅: 한 VLAN에서 다른 VLAN으로 네트워크 트래픽을 전달하는 프로세스

Inter-VLAN 라우팅 3가지 옵션

• 레거시 Inter-VLAN 라우팅: 레거시 솔루션 -> 확장이 어려움(VLAN의 수만큼 라우터 포트가 필요 -> VLAN 수가 많아지면 비효율)
• Router-on-a-Stick: 중소 규모의 네트워크에 적합한 솔루션
• SVI를 사용하는 Layer 3 스위치: 중대규모 조직에 가장 확장성이 뛰어난 솔루션

 

레거시 Inter-VLAN 라우팅

• 여러 이더넷 인터페이스를 갖는 라우터 사용
• 각각의 인터페이스 -> 서로 다른 VLAN의 스위치 포트에 연결
• 라우터 인터페이스: 해당 VLAN 서브넷 호스트에 대한 기본 게이트웨이 역할
• 레거시 Inter-VLAN 라우팅은 스위치 네트워크에서 더 이상 구현 X -> 설명 목적으로만 사용

제한 및 이슈

• 라우터의 물리 인터페이스의 수 제한 -> 확장성 비적절
• VLAN 당 하나의 물리 인터페이스 필요 -> 인터페이스 용량 빠르게 소진

Router-on-a-stick Inter-VLAN 라우팅

• 하나의 물리 이더넷 인터페이스로 여러 VLAN 간 트래픽 라우팅 지원 가능
• 라우터 이더넷 인터페이스: 802.1q로 구성 -> L2 스위치 트렁크 포트에 연결
• 라우터 인터페이스 -> 서로 다른 VLAN을 정의하고 식별하는 서브 인터페이스로 구성
• 서브 인터페이스: 소프트웨어 기반 가상의 인터페이스 -> 물리 이더넷 인터페이스와 결합
• 각각의 서브 인터페이스 -> 해당 네트워크의 IP 주소와 VLAN 할당으로 독립적으로 구성
• Router-on-a-stick 방식의 Inter-VLAN 라우팅 -> 50개를 초과하는 VLAN에 대해서는 확장성 X -> 라우터에서 너무 많은 VLAN을 관리하면 성능이 떨어짐

라우터-온-어 스틱 시나리오 및 구성

• 서로 다른 3개의 VLAN: VLAN 10, 20, 99
• S1 스위치 - S2 스위치: VLAN 트렁킹 구성 -> VLAN 생성 및 이름 지정, 관리 인터페이스 생성, 액세스 포트 구성, 트렁킹 포트 구성
• S1 스위치 - R1 라우터: Inter-VLAN 라우팅 구성 

1. 물리 인터페이스 뒤 마침표, 서브 인터페이스 번호(필수는 아니지만 VLAN ID와 일치하는 번호 사용)
2. 서브 인터페이스를 지정된 vlan_id로 태그된 트래픽에 응답하도록 구성: encapsulation dot1q vlan_id [native]
3. 서브 인터페이스에 대한 IP 주소 구성
4. 모든 서브 인터페이스 생성 후 물리 인터페이스 활성화

L3 스위치의 Inter-VLAN 라우팅

• 최신 Inter-VLAN 라우팅은 L3 스위치와 SVI(switched virtual interface) 사용
• SVI: L3 스위치에 구성된 가상 인터페이스

L3 스위치 기반의 Inter-VLAN 라우팅의 이점

• 모든 것이 하드웨어로 스위칭, 라우팅 -> Router-on-a-stick보다 훨씬 빠름
• 라우팅을 위해 스위치에서 라우터로 연결되는 외부 링크가 필요 X
• 트래픽이 다른 네트워크로 라우팅되기 위해 스위치를 벗어날 필요 X -> 지연이 훨씬 적음
• 캠퍼스 LAN(LAN보다 크지만 MAN(도시권 통신망)보다 작음)에 라우터보다 훨씬 더 일반적으로 전개
• 유일한 단점 -> 비용(장비 가격) -> 어차피 많은 포트를 연결하는 라우터를 구하려면 그것도 비쌈

 

 

 

L3 스위치 Inter-VLAN 라우팅 기능

• 여러 개의 SVI 사용하여 하나의 VLAN에서 다른 VLAN으로 트래픽 라우팅
• L2 스위치 포트를 L3 인터페이스(ex: routed port)로 변환 -> no switch port
• Routed port는 IOS라우터의 물리 인터페이스와 유사
• Inter-VLAN 라우팅을 위해, L3 스위치는 SVI 사용
• SVI -> interface vlan vlan-id
• L3 svi는 라우팅할 각각의 VLAN에 대하여 생성해야함

L3 스위치  Inter-VLAN 라우팅 구성

1. VLAN 생성
2. SVI VLAN 인터페이스 생성 -> 구성된 IP 주소는 해당 VLAN 상의 호스트에 대한 기본 게이트웨이
3. 액세스 포트 구성
4. 서로 다른 VLAN 간에 트래픽이 교환될 수 있도록 IP 라우팅 활성화 -> ip routing  

• 다른 L3 장치에서 VLAN에 연결하려면, 스위치 포트를 라우티드 포트로 구성 -> 라우팅 프로토콜을 통해 VLAN을 알려야 함

1. L2 switchport 기능을 비활성화 -> L3 스위치에 라우티드 포트 생성(no switchport)
2. 라우티드 포트에 IP 주소 구성
3. 라우팅 프로토콜 구성(RIP, OSPF 등)