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허브(HUB)란? 본문
네트워크를 공부하거나, 인터넷 연결 등을 하다 보면 허브(HUB)라는 용어를 듣게 됩니다.
그리고 비슷한 용어로 스위치(Switch), 브리지(Bridge), 라우터(Router) 등의 용어들도 많이 듣게 되는데,
처음 네트워크를 접하는 입장에서 이들 용어를 정확히 이해하고 구분해 내는 것은 생각보다 어렵습니다.
이번 포스팅에서는 "허브"라는 장비에 대해서 설명하려 합니다.
HUB(허브)의 정의
허브는 쉽게 말해서 컴퓨터와 컴퓨터 사이, 즉 네트워크 장비와 장비를 연결해주는 기능을 수행하는 장비입니다.
우리가 인터넷에 접속해서 블로그의 포스팅을 볼 수 있는 이유는 기본적으로 서로 다른 컴퓨터(네트워크 장비)들이 연결되어 있기 때문입니다.
허브는 멀티포트 리피터(Multiport REpeater)의 기능을 수행하기 때문에 서로 다른 네트워크 장비를 연결해줄 수 있습니다.
멀티포트는 다양한 기기로부터 오는 케이블을 연결할 수 있는 인터페이스를 제공한다는 의미이고,
리피터는 서로 다른 네트워크 기기에서 오는 신호들을 증폭시켜 전달해준다는 의미입니다.
컴퓨터가 통신한다는 말은 전기 신호들이 케이블을 타고 이동한다는 의미입니다. 이 전기 신호는 거리가 멀수록 약해지기도 하고 중간에 유실되기도 합니다. 일반적으로 사용하는 UTP 케이블의 경우는 전기 신호를 최대 100미터 정도 밖에 보내지 못하고, 광케이블의 경우 몇 킬로미터가 최대 전송거리이기 때문에 이 이상의 거리에 있는 네트워크 장비와 통신하기 위해서는 전기신호를 증폭시켜주는 무엇인가가 필요합니다. 리피터는 바로 이러한 역할을 수행하는 것입니다.
정리해보면, 허브는 다양한 기기들로부터 오는 전기신호들을 받아서 그 신호들을 증폭시켜 다른 기기들로 뿌려주는 역할을 합니다. 때문에 허브를 통해 연결된 네트워크 장비들은 적어도 그 안에서는 서로서로 통신을 할 수 있는 것입니다.
허브와 스위치의 공통점
허브와 스위치는 같은 네트워크 상에서 서로 다른 기기로 데이터를 전송하기 위해 사용하는 장비입니다.
또 여러 장비를 연결하고 케이블을 하나로 모아주는 일도 합니다.
허브와 스위치의 차이점
허브(Hub)는 스위치보다 먼저 만들어진 연결 장비로, 데이터를 자신에게 연결된 모든 기기에 전달합니다. 인터넷 카페에 공지사항을 올렸을 때 가입 회원이라면 누구나 볼 수 있는 것처럼요. 이처럼 허브는 한 포트에서 전기 신호가 들어오면 이를 허브에 연결된 전체 포트로 연결하는 식이기 때문에 네트워크 전체를 목적지로 데이터를 전송하는 브로드 캐스트(brodcast) 통신 방식으로 볼 수 있습니다.
허브 장점
데이터를 전송할 때 어느 기기로 보내야 하는지 판단하지 않아도 되기 때문에 허브의 부담이 덜하다.
허브 단점
1. 한 번에 하나의 장비만 데이터를 보낼 수 있으므로 전체 네트워크 성능이 저하되는 문제가 있다.
2. 동시에 여러 기기에서 데이터를 전송하면 충돌이 발생할 수 있다.
따라서 허브의 단점을 해결하기 위해 스위치가 나타났습니다!
스위치
스위치(switch)는 허브와 달리 데이터가 들어왔을 때 해당 데이터를 요청한 기기가 누구인지 파악하고 목적지로 정확히 전달하는 장비입니다. 출발지와 목적지가 각각 하나씩 있는 거죠. 이러한 통신 방식은 하나의 목적지로만 데이터를 전달하는 방식인 유니캐스트(unicast)로 볼 수 있습니다. 우리가 HTTP나 TCP 통신에서 보았던 클라이언트와 서버가 하나씩 있는 형태가 바로 유니캐스트죠.
스위치가 목적지를 찾는 방법, MAC 주소
보통 스위치에 연결된 컴퓨터들은 각자 고유한 포트 번호를 갖고 있습니다. 가령 거실에 있는 컴퓨터는 포트 1234번, 동생 방에 있는 노트북은 포트 4321번 식으로 말이죠. 그리고 처음 데이터 통신이 시작되면 스위치는 자신에게 들어온 데이터의 헤더를 보고 목적지의 MAC 주소는 어디이며 포트 번호는 몇 번인지를 확인해 MAC 주소 테이블이라는 공간에 저장합니다. 이렇게 한 번 테이블에 정보가 저장되고 나면 다시 데이터를 주고받을 때, 스위치에서 데이터의 MAC 주소를 확인한 뒤 MAC 주소 테이블을 확인해 주소가 일치하는 기기의 포트로만 데이터를 전송하게 됩니다.
그 결과 스위치는 정해진 목적지로만 데이터를 보내기 때문에 여러 기기가 충돌 없이 동시에 데이터를 주고받을 수 있게 되었고, 허브에 비해 더 효율적인 네트워크 통신이 가능해졌습니다.
+ 추가로 더 알아보기
얼마나 빨리 갈까? 케이블
최근에는 와이파이처럼 무선으로 인터넷을 사용하는 상황이 일상처럼 되었지만, 회사나 서버처럼 신뢰도 높은 통신이 필요한 경우에는 여전히 유선 방식을 사용하고 있습니다. 그리고 유선 네트워크를 구현하는데 있어서 가장 먼저 고려해야 할 요소가 바로 네트워킹 케이블(networking cable)입니다.
네트워킹 케이블은 다양한 종류가 있지만 그 중 가장 대표적으로 사용되는 케이블은 동축 케이블, 트위스티드 페어 케이블, 광 케이블 세 가지 입니다.
동축케이블
동축(coaxial) 케이블은 가장 먼저 탄생했으며 이름에서 알 수 있듯 구리로 만들어진 케이블입니다.
단자는 바늘처럼 하나의 선이 뾰족하게 튀어나와 있는데요. 이처럼 내부선 또한 하나의 굵은 구리 선을 여러 겹으로 감싸 보호한 형태이기 때문에 외부에서 전기 간섭이 들어왔을 때 타격을 적게 받는다는 장점이 있습니다. 이러한 동축케이블을 이더넷 초기에 활발히 사용되었으나 현재는 네트워크 연결보단 주로 TV 안테나 선으로 많이 사용되고 있습니다.
트위스티드 페어(twisted pair) 케이블
일반적으로 랜선으로 알려진 트위스티드 페어 케이블은 마치 꽈배기처럼 8개의 얇은 구리 선이 2가닥씩 꼬인 형태의 케이블입니다. 여러 가닥의 얇은 선을 꼬아 만들었기 때문에 잘 구부러지고, 그 만큼 외부 및 내부의 간섭에 강하다는 장점이 있습니다. 가격 또한 저렴해 오늘날 가장 많이 사용되는 케이블이기도 합니다.
광(fiber-optic) 케이블
섬유 모양의 관을 여러 가닥 묶어 만든 케이블입니다. 사용하는 재질은 다양한데 주로 유리나 플라스틱으로 만들어져 있으며 그 사이로 데이터를 전기 신호가 아닌 빛의 형태로 전송한다는 특징이 있습니다. 이처럼 광캐이블은 빛으로 통신을 하다보니 다른 케이블에 비해 상대적으로 먼 거리를 빠르게 통신할 수 있다는 장점이 있습니다.
케이블 종류마다 고유한 특징을 가지고 있으므로 원하는 네트워크의 성격에 따라 필요한 테이블을 선택할 수 있습니다.
이더넷 규격 다시 보기
속도가 빠른 순으로 정리하면 1000BASE-T > 100BASE-TX > 10BASE-T 순으로 빠른 이더넷 규격입니다.
맨 앞의 숫자는 통신 속도를 나타냅니다. 1000이라면 1000Mbps 속도로 통신할 수 있는 네트워크라는 뜻이죠.
1000Mbps는 1G와 같기 때문에 앞의 예시는 1G로 데이터를 전송할 수 있다는 걸 의미하죠
BASE는 신호를 어떤 방식으로 보낼지 채널 종류에 대한 설명입니다. 처음 들어보는 개념이라 생소할 수 있는데요. 간단히 설명하면 신호를 보낼 때 사용하는 일종의 통로가 채널인데, 이 통로를 하나만 사용해 신호를 보내는 방식이 베이스밴드(baseband), 여러 개의 통로로 신호를 쪼개 전송하는 방식이 브로드밴드(broadband)입니다. 따라서 예시에서는 베이스밴드 방식으로 신호를 전송하고 있음을 알 수 있습니다. 만약 브로드밴드를 사용한다면 BAND가 BROAD처럼 바뀌겠죠?
마지막으로 대시(-) 뒤에 나오는 것은 케이블의 종류입니다. T는 트위스티드 페어 케이블, SX와 LX는 광케이블을 의미하죠. 5, 10처럼 숫자가 나오는 일도 있는데 이는 동축 케이블로 케이블의 길이를 작성한 것입니다. 만약 10BASE-5라면 500m 동축 케이블을 사용하는 거죠.
이처럼 이더넷의 규격을 통해 어떤 속도로 신호를 전송하는지, 또 어떤 종류의 케이블을 사용하는지를 한 눈에 파악할 수 있습니다.