임베디드 개발자를 위한 네트워크 기초 — IP 주소부터 PHY 레지스터까지

# VLAN — 하나의 스위치에서 여러 네트워크 분리하기

## VLAN이 필요한 이유

물리적으로 같은 스위치에 연결되어 있지만, **논리적으로는 다른 네트워크**처럼 동작해야 할 때가 있다.

차량 이더넷을 예로 들면:

| 도메인 | 트래픽 종류 | 분리 이유 |
|--------|-----------|---------|
| ADAS | 카메라, 라이다 원시 데이터 | 대역폭 점유, 지연 민감 |
| Powertrain | SOME/IP 제어 메시지 | 실시간성 요구 |
| Infotainment | 미디어 스트리밍 | 보안 격리 |

이 세 도메인을 물리적으로 다른 스위치로 분리하면 비용이 크다. VLAN을 쓰면 **하나의 스위치로 논리적 분리**가 가능하다.

---

## VLAN 동작 원리 — IEEE 802.1Q

IEEE 802.1Q는 이더넷 프레임에 **4바이트 VLAN 태그**를 추가하는 표준이다.

```
일반 이더넷 프레임:
┌──────┬──────┬──────────┬─────────────┬─────┐
│ Dst  │ Src  │EtherType │   Payload   │ FCS │
│ 6B   │ 6B   │  2B      │   46~1500B  │ 4B  │
└──────┴──────┴──────────┴─────────────┴─────┘

802.1Q 태그 추가:
┌──────┬──────┬──────┬──────────┬─────────────┬─────┐
│ Dst  │ Src  │ TAG  │EtherType │   Payload   │ FCS │
│ 6B   │ 6B   │ 4B   │  2B      │   46~1500B  │ 4B  │
└──────┴──────┴──────┴──────────┴─────────────┴─────┘
            ↑
         TPID(0x8100) + PCP(3bit) + DEI(1bit) + VID(12bit)
```

VID(VLAN Identifier)가 12bit이므로 최대 **4096개**의 VLAN을 구분할 수 있다.

---

## VLAN 모드

### Access 모드 (Untagged 포트)

장치(MCU, PC 등)가 VLAN 태그 없이 프레임을 보낸다. 스위치가 수신 시 태그를 붙이고, 송신 시 태그를 제거한다. 장치는 VLAN 존재를 알 필요가 없다.

```
MCU → 스위치: [태그 없는 프레임]
스위치 처리:  [VLAN 100 태그 추가] → 내부 전달
스위치 → MCU: [태그 제거 후 전달]
```

### Trunk 모드 (Tagged 포트)

여러 VLAN의 트래픽이 하나의 링크를 공유한다. 태그가 유지된 채 전달된다. 스위치-스위치 간, 또는 스위치-라우터 간 링크에 주로 사용한다.

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## VLAN의 QoS 연계

802.1Q 태그의 PCP(Priority Code Point) 3bit는 **QoS(Quality of Service)** 에 활용된다. 0~7 중 숫자가 클수록 우선순위가 높다.

차량 네트워크에서 안전 관련 메시지(예: 긴급 제동 명령)에 높은 QoS 클래스를 부여해 스위치 큐에서 먼저 처리하도록 한다.

```
PCP 7: Network Control (가장 높은 우선순위)
PCP 6: Internetwork Control
PCP 5: Critical (음성, 영상)
PCP 4: Video
PCP 3: Excellent Effort
PCP 2: Spare
PCP 1: Background
PCP 0: Best Effort (기본값)
```

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## 임베디드/AUTOSAR에서의 VLAN

AUTOSAR 스택에서 `EthCtrl` 모듈이 VLAN 태그를 지원한다. 특정 EtherType 또는 VID 기반으로 프레임을 필터링하고, 정해진 VLAN으로만 송신하도록 설정할 수 있다.

```c
// AUTOSAR EthCtrl VLAN 설정 개념 (pseudo-code)
EthCtrl_SetVlan(controller_id, VLAN_ID_ADAS, PCP_CRITICAL);
```

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## 정리

VLAN은 비용 효율적인 네트워크 분리 수단이다. 차량 이더넷 아키텍처를 설계하거나 임베디드 스위치 설정을 다룰 때, VLAN ID와 QoS 우선순위 설계는 초기에 결정해야 하는 핵심 항목이다. 나중에 바꾸면 전체 네트워크 설정이 흔들린다.

VLAN — 하나의 스위치에서 여러 네트워크 분리하기

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