LAN의 설계시에는 하나의 클라이언트가 이용할 수 있는 전송 대역의 확대 방안이 중요하다. 구체적으로는 충돌 도메인이나 브로드캐스트 도메인의 범위를 축소시키면 전송 대역은 확대된다.

다만, 하나의 브로드캐스트 도메인 범위를 축소하여 서브넷의 수를 증가시키면 보다 많은 라우터가 필요하게 된다. 또한, 일반적인 LAN의 설계에서는 망 기기의 배치나 LAN케이블의 배선에 의한 물리적인 제약이 따른다. 결국 망 전체적으로 트래픽 분산과 기기원가의 밸런스가 최적이 되도록 설계하는 것은 매우 어려운 일이다.

그래서「가상LAN(VLAN: virtual LAN)」이라고 하는 기능을 갖춘 스위치를 도입한다. 일반적인 스위치에서는 브로드캐스트 도메인을 분할할 수 없지만 VLAN대응 제품에서는 가능하다. VLAN은 LAN의 물리적인 제한이나 원가면에서의 문제를 줄이고, LAN설계에 높은 자유도를 부여하는 기능이라고 할 수 있다.

물리적인 제약을 받지 않는 그룹 분할

VLAN은 이름대로 물리적인 배선에 제약을 받지 않고 몇 개의 가상적인 그룹으로 분할하는 기능이다. 이 기능을 이용하면 스위치 내부의 전송 대역을 유효하게 활용할 수 있다(그림 참조). 통상의 스위치와 달리 스위치가 소유하는 모든 LAN포트에 브로드캐스트 패킷을 전송하지 않고 완료되기 때문이다. VLAN에서는 여러 층에 분산된 부서를 하나의 그룹으로 조합하는 것도 용이하게 할 수 있다.

또한 부서마다 서버를 설치하는 경우에 보통은 물리적인 제약 때문에 그 부서 가까이에 서버를 설치해야 한다. 이때 VLAN을 사용하면 각 서버를 각각의 부서와 동일한 그룹에 조합시킴으로써 물리적으로는 한곳에서 집중 관리할 수 있다. 더욱이 VLAN에서는 다른 그룹간의 통신이 불가능하기 때문에 각 그룹의 보안을 확보할 수도 있다.

최종 사용자의 PC를 이동하는 경우도 PC측에 설정 변경 작업을 할 필요가 없다는 장점이 있다. PC 사용시에 보통은 IP어드레스의 일부인 서브넷 번호가 라우터의 LAN포트마다 다르다. 그러나, 이동지의 LAN포트와 원래의 곳의 LAN포트를 하나의 VLAN으로 설정하면 IP어드레스의 변경은 필요가 없게 된다.

가상 LAN의 설정단위는 다양하다

VLAN의 대표적인 구축 방법에는 ① 스위치의 포트 단위로 분할하는 방법, ② MAC어드레스 단위로 분할하는 방법, ③ IP어드레스 단위로 분할하는 방법 등 3종류가 있다.

①과 같이 포트 단위로 나누는 타입의 VLAN에서는 각 스위치에 미리 서브넷 정보를 등록해 두고, 클라이언트로부터 패킷을 수신했을 때 패킷의 서브넷 정보를 보고 그룹 분할을 한다. 단, 이 방법을 채용해서 PC를 이동하는 경우에는 스위치측에 VLAN의 설정 변경작업이 필요하다.

②의 MAC어드레스 단위나 ③의 IP어드레스 단위로 VLAN을 설정하는 경우는 PC의 이동시에 스위치 측이나 PC 측의 어느 것도 설정 변경을 할 필요가 없다는 장점이 있다.

IP어드레스 단위의 VLAN은 하나의 서브넷이 그대로 VLAN의 하나의 그룹으로 대응한다. 그렇기 때문에 네트워크 상의 PC 대수가 많은 경우에 MAC어드레스 단위로 설정하는 것보다도 관리가 쉬워진다. 한편, MAC어드레스 단위의 VLAN은 보안면의 강화나 IP이외의 프로토콜에의 대응이 가능하다는 장점이 있다.

스위치가 이들의 어느 VLAN기능을 갖는지는 제품에 따라 다르다. 또한, 개개의 단말이나 LAN포트가 어느 그룹에 속하는 지를 설정하는 것이 아니라 프로토콜이나 서브넷의 속성을 설정하는 것으로 VLAN을 구성할 수 있는 점 등 보다 고기능의 제품도 있다.

용이하지 않은 가상 LAN의 설계 운용

VLAN은 망 설계의 자유도가 증대하기 때문에 망이 복잡화될 가능성이 내포되어 있다. 이 때문에 실제의 접속 구성과 논리적인 망 구성의 대응을 항상 파악하여 두지 않으면 고장 수리가 어려워지게 된다.

또한, 간선에 유입되는 트래픽의 양을 제어하기가 어려워지므로 망 전체의 용량 설계 기법도 종래의 노하우와는 다른 것이 필요하다. 그리고 트래픽량의 파악이나 VLAN의 구성 변경 등 일상적인 관리 업무를 지원하는 전용 툴도 필요하다.

이와 같은 배경에서 VLAN의 설계와 운용은 전문 시스템 통합설계 업체에 컨설팅을 의뢰하는 편이 유리한 경우도 있다.

VLAN은 벤더의 독자 기술로 발전해왔기 때문에 각 사의 제품마다 구현방법도 다양하다. 현재, IEEE802위원회에서 표준화작업이 진행중이지만 멀티벤더의 상호접속성 확보는 앞으로의 과제로 남아있다.

간단한 용어해설

☞ 충돌 도메인

이더넷 환경에서 패킷의 충돌(collision)이 발생하는 범위. 스위치를 도입하면 스위치의 각 포트 산하마다 충돌 도메인이 설정된다. 충돌 도메인은 스위치뿐만 아니라 브리지나 라우터에서도 포트단위로 분할할 수 있다. 또한, 멀티세그먼트 대응의 허브로 여러 개의 세그먼트를 나누어 사용함으로써 분할이 가능하다.

☞ 브로드캐스트 도메인

브로드캐스트 패킷이 도달하는 범위. 브로드캐스트란 어드레스 해결이나 LAN에 접속한 단말에 정보를 일제히 통지하는 경우 등에 이용하는 패킷으로 상대방 MAC어드레스가 브로드캐스트 어드레스로 되어 있다. 브로드캐스트 도메인을 분할할 수 있는 것은 라우터와 가상 LAN기능을 가진 스위치뿐이며, 일반적으로 허브나 브리지는 브로드캐스트 도메인을 분할할 수 없는 제품이 많다.

☞ 서브넷

IP망내에서 사용자가 부문이나 거점마다 설정하는 논리 그룹. 일반적으로 브로드캐스트 도메인을 대상으로 설정한다. 서브넷은 라우터가 효과적으로 중계경로를 선택하기 위한 정보이다. 서브넷을 설정할 때는 접속되는 IP단말의 IP어드레스 일부에 서브넷 번호를 조합할 필요가 있다.

☞ MAC 어드레스

네트워크 기기에 제조시에 일의적으로 할당되는 데이터링크층의 어드레스.. LAN스위치에서는 단말에 장치한 LAN보드의 MAC어드레스를 기초로 스위칭 처리를 실행하고 있다.

☞ IEEE802 위원회에서의 표준화

가상LAN의 표준화는 IEEE802.1p, IEEE802.1q, IEEE802.3ac의 3개 위원회로 나누어 검토하고 있다.