2.3 Network Devices L4, L7

2.3 네트워크 기기 L4, L7

네트워크 기기는 데이터 통신을 효율적으로 관리하고 최적화하기 위해 사용됩니다. 네트워크 기기 중에서 L4 스위치와 L7 스위치는 각각 전송 계층과 애플리케이션 계층에서 작동하는 장치로, 다양한 기능을 제공합니다.

L4 스위치 (Layer 4 Switch)

L4 스위치는 OSI 모델의 전송 계층에서 작동하는 네트워크 장치입니다. 이 스위치는 TCP와 UDP 프로토콜 정보를 기반으로 트래픽을 관리하고 로드 밸런싱을 수행합니다.

주요 기능

1. 로드 밸런싱 (Load Balancing):

   • L4 스위치는 서버 간의 트래픽을 분산하여 서버의 부하를 줄이고, 성능을 최적화합니다.

   • 예를 들어, 웹 서버 클러스터에서 각 서버로 들어오는 요청을 고르게 분산시켜 특정 서버에 과부하가 걸리는 것을 방지합니다.

2. 트래픽 관리 (Traffic Management):

   • L4 스위치는 TCP/UDP 포트 번호와 IP 주소를 기반으로 트래픽을 필터링하고 라우팅합니다.

   • 특정 포트로 들어오는 트래픽을 특정 서버로 전달하거나, IP 주소에 따라 트래픽을 분산시킬 수 있습니다.

3. 세션 유지 (Session Persistence):

   • L4 스위치는 클라이언트와 서버 간의 세션을 유지 관리합니다. 이는 클라이언트가 동일한 서버와 지속적으로 통신할 수 있도록 보장합니다.

   • 온라인 쇼핑몰에서 사용자 세션을 유지하여 사용자가 장바구니에 추가한 상품이 유지되도록 합니다.

L4 스위치의 동작 원리

• 패킷 필터링: L4 스위치는 패킷 헤더의 정보(TCP/UDP 포트 번호, IP 주소)를 분석하여 패킷을 필터링합니다.

• 트래픽 분산: 로드 밸런싱 알고리즘(라운드 로빈, 최소 연결 등)을 사용하여 트래픽을 서버에 분산합니다.

• 연결 유지: 클라이언트와 서버 간의 세션을 추적하고, 동일한 클라이언트의 요청을 동일한 서버로 전달합니다.

L7 스위치 (Layer 7 Switch)

L7 스위치는 OSI 모델의 애플리케이션 계층에서 작동하는 네트워크 장치입니다. 이 스위치는 애플리케이션 계층의 데이터를 기반으로 트래픽을 관리하며, 보다 정교한 로드 밸런싱과 콘텐츠 기반 라우팅을 수행합니다.

주요 기능

1. 애플리케이션 인식 로드 밸런싱 (Application-Aware Load Balancing):

   • L7 스위치는 HTTP 헤더, URL, 쿠키 등 애플리케이션 계층의 정보를 분석하여 트래픽을 분산합니다.

   • 예를 들어, 특정 URL 패턴에 따라 트래픽을 특정 서버로 라우팅할 수 있습니다.

2. 콘텐츠 기반 라우팅 (Content-Based Routing):

   • L7 스위치는 트래픽의 내용에 따라 라우팅 결정을 내립니다. 이는 특정 애플리케이션 또는 서비스에 대한 트래픽을 특정 서버로 보낼 수 있게 합니다.

   • 예를 들어, 모바일 사용자와 데스크탑 사용자의 요청을 다른 서버로 라우팅하여 최적화된 서비스를 제공합니다.

3. SSL 오프로딩 (SSL Offloading):

   • L7 스위치는 SSL/TLS 암호화 및 복호화 작업을 처리하여 서버의 부하를 줄입니다.

   • 이는 보안이 중요한 웹 애플리케이션에서 성능을 향상시키는 데 도움을 줍니다.

4. 애플리케이션 보안 (Application Security):

   • L7 스위치는 웹 애플리케이션 방화벽(WAF) 기능을 제공하여 애플리케이션 계층에서의 공격을 탐지하고 방어합니다.

   • 예를 들어, SQL 인젝션이나 XSS 공격을 차단할 수 있습니다.

L7 스위치의 동작 원리

• 패킷 분석: L7 스위치는 패킷의 애플리케이션 계층 데이터를 분석합니다. 이는 HTTP 요청 헤더, URL, 쿠키 등을 포함합니다.

• 트래픽 분산: 애플리케이션 인식 로드 밸런싱 알고리즘을 사용하여 트래픽을 적절한 서버로 분산합니다.

• 콘텐츠 기반 결정: 콘텐츠의 종류에 따라 트래픽을 특정 서버 또는 서비스로 라우팅합니다.

• 보안 처리: SSL/TLS 암호화 작업을 처리하고, 웹 애플리케이션 방화벽을 통해 보안을 강화합니다.

L4 스위치와 L7 스위치의 비교

기능	L4 스위치	L7 스위치
동작 계층	전송 계층 (Layer 4)	애플리케이션 계층 (Layer 7)
주요 프로토콜	TCP, UDP	HTTP, HTTPS, FTP, SMTP 등
로드 밸런싱 기준	IP 주소, TCP/UDP 포트 번호	URL, HTTP 헤더, 쿠키, 콘텐츠 등
세션 유지	TCP 세션	HTTP 세션
트래픽 관리	포트 기반 필터링 및 라우팅	애플리케이션 인식 필터링 및 라우팅
SSL 오프로딩 지원	제한적	지원 (SSL/TLS 암호화 및 복호화)
애플리케이션 보안	기본적인 보안 기능 제공	고급 보안 기능 제공 (웹 애플리케이션 방화벽 등)

예시: L4와 L7 스위치의 사용 사례

L4 스위치 사용 사례

• 기업 네트워크: L4 스위치는 기업 네트워크에서 트래픽을 효율적으로 분산시키고, 서버 부하를 줄이는 데 사용됩니다.

• 데이터 센터: 데이터 센터에서는 대규모 트래픽을 처리하기 위해 L4 스위치를 사용하여 서버 간 트래픽을 균등하게 분산합니다.

L7 스위치 사용 사례

• e-커머스 사이트: L7 스위치는 다양한 사용자 요청을 분석하여 적절한 서버로 라우팅함으로써 사용자 경험을 향상시킵니다.

• 클라우드 서비스: L7 스위치는 클라우드 환경에서 SSL 오프로딩을 수행하고, 애플리케이션 보안을 강화하는 데 사용됩니다.

이와 같이 L4 스위치와 L7 스위치는 각각 전송 계층과 애플리케이션 계층에서 네트워크 트래픽을 효율적으로 관리하고 최적화하는 데 중요한 역할을 합니다. 이를 통해 네트워크 성능을 향상시키고, 보다 안정적이고 안전한 네트워크 환경을 구축할 수 있습니다.