스위치와 허브 차이점을 찾아보다보니 솔로지옥3 관희가 생각났다. ㅋㅋ
관희가 관심을 여기저기 뿌리면서 특정 대상 없이 모두에게 신호를 보내는 모습이 마치 허브의 브로드캐스트 방식과 비슷해 보인달까>?ㅋㅋ
허브가 데이터를 모든 기기에 보내지만 최종 목적지를 신경 쓰지 않듯이, 관희도 모든 여자 출연자에게 관심을 주지만 딱히 한 명에게 집중하지 않는다는 점에서 생각이 나서 위 짤을 대문에 걸게 되었다..
스위치와 허브의 차이점?
네트워크 공부를 하다보면 네트워크 관련 장치들을 많이 접하게 된다. 그 과정에서 허브랑 스위치가 헷갈렸다.. 그래서 이번 기회에 둘의 역할에 대해 자세히 알아보고 동작원리에서의 중요한 차이점을 알아보고자 한다.
허브(Hub)
: 허브는 물리계층 (Layer1)에서 동작하는 네트워크 장비로 컴퓨터와 컴퓨터, 즉 네트워크 장비 간의 물리적 연결을 위한 기본적인 장치이다. 여러 대의 컴퓨터와 장치를 연결하여 하나의 네트워크를 구성하는 역할을 한다. 우리는 종종 랜선을 허브를 통해서 여러 컴퓨터에 연결하는 모습을 본 적 있을 것이다.
허브의 동작 방식
허브에서 전송된 데이터는 연결된 모든 장치로 브로드캐스트된다. 즉, 허브는 데이터의 출발지나 목적지를 구별하지 않고 모든 장치에게 동일하게 전달하고 그렇게 전달된 데이터를 모든 장치가 데이터를 수신한다. 마치 확성기처럼, 한 사람이 말하면 모든 사람이 그 소리를 듣는 것과 같다.
허브가 하는일을 알게되면 자연스레 허브에 단점을 예상할 수 있을 것이다.
허브의 단점
위해서 말했듯이 허브는 데이터를 어디로 보낼지 결정하지 않기 때문에 (데이터 도착지 기기의 MAC주소를 따로 기록하지 않음), 모든 데이터를 모든 장치에게 전송한다. 그로 인해 네트워크의 효율성이 떨어지고, 충돌이 발생할 가능성이 크다.
이러한 허브에 단점을 해소한 것이 바로 스위치이다.
스위치(Switch)
: 스위치는 데이터링크 계층(Layer 2)에서 동작하는 네트워크 장비로, 데이터를 받아 필요한 목적지로만 정확하게 전달하는 중개 역할을 한다.
스위치의 동작 방식
스위치는 MAC 주소를 기반으로 데이터를 전달한다. 연결되어 있는 기기들의 MAC 주소를 저장해두고 데이터들을 정확한 목적지로만 전송합니다. 예를 들어, 컴퓨터 A가 컴퓨터 B에 메시지를 보내면, 스위치는 컴퓨터 A의 MAC 주소와 포트를 기억하고, 해당 메시지를 컴퓨터 B로만 전달한다.
이렇게 정확한 목적지로먼 데이터를 보내는 스위치의 동작방식은 허브보다 훨씬 네트워크 효율성을 크게 향상시키고, 충돌을 줄여주며, 네트워크의 성능을 최적화한다.
그렇다면 스위치는 어떻게 연결된 장비들의 MAC 주소를 알게되는걸까?
스위치는 MAC 주소를 관리하기 위해 CAM 테이블을 사용한다. 이 테이블은 각 장치의 MAC 주소와 해당 포트를 매핑해둔 메모리이다.
스위치가 처음 데이터 데이터를 받으면, 해당 데이터의 출발지 MAC 주소와 포트를 기록한다.
- 플러딩 (Flooding): 스위치는 받은 데이터를 네트워크에 연결된 다른 모든 장치로 전송한다.
- 응답이 오면, 스위치는 목적지 MAC 주소와 포트를 기록하여, 이후에는 더 이상 플러딩을 하지 않고 정확한 포트로 데이터를 전달합니다.
| MAC 주소 | 포트 |
|---|---|
| 컴퓨터 A의 MAC 주소 | 1 |
| 컴퓨터 B의 MAC 주소 | 2 |
| 컴퓨터 C의 MAC 주소 | 3 |
[스위치의 CAM 테이블 (Content Addressable Memory)]
정리
허브는 네트워크 장치 간의 단순한 연결 장치로 데이터를 모두에게 전달하는 방식이며, 효율성이 떨어지고 충돌이 발생할 수 있다. 반면, 스위치는 MAC 주소를 기반으로 데이터를 정확하게 전달하여 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있는 중요한 역할을 한다.
스위치의 효율성과 충돌 방지 기능 덕분에 현대의 네트워크에서 허브보다 스위치가 더 많이 사용된다.
| 구분 | 허브 (Hub) | 스위치 (Switch) |
|---|---|---|
| 동작 계층 | OSI 1계층 (물리계층) | OSI 2계층 (데이터링크계층) |
| 데이터 전송 방식 | 브로드캐스트 (모든 장치에게 전송) | 유니캐스트 (정확한 목적지에만 전송) |
| MAC 주소 관리 | MAC 주소를 저장하거나 관리하지 않음 | MAC 주소를 저장하고 전달할 포트를 결정 |
| 충돌 가능성 | 높은 충돌 가능성 (네트워크 효율 저하) | 충돌 거의 없음 (효율적인 데이터 전송) |
| 주요 장점 | 간단하고 저렴함 | 네트워크 성능 향상, 충돌 방지 |
하하 아무래도 물류창고 허브는 물류창고 스위치로 이름을 바꾸어야 ...
근데 왜 둘이 역할이 거의 비슷한데 계층이 다를까? 물리계층과 데이터링크 계층의 역할에 대해 찾아보자!!
물리계층은?
→ 데이터를 0과 1의 전기적 신호로 변환하여 비트단위로 케이블, 무선 신호 등을 통해 단순히 전달하는 역할을 한다.
데이터링크 계층은?
→ 데이터링크 계층은 비트단위의 데이터들을 프레임 단위로 재구성하는데, 이 때 오류 검출이나 목적지 MAC 주소를 확인하는 등의 신호를 해석하는 일을 수행하고 데이터들을 프레임 단위로 같은 네트워크(같은 LAN) 내에서 장치 간에 데이터를 목적지로 안전하게 전달하는 역할을 한다!
허브는 단순히 신호를 전달하는 장치이므로 물리 계층 (1계층) 스위치는 데이터를 보고 목적지를 결정하므로 데이터링크 계층 (2계층) 에 속하는 것이다!
✏️ 그렇다면 여기서 생기는 의문점은...
비트단위의 데이터를 프레임으로 재구성하고, 신호를 해석(목적지를 찾거나, 오류를 검출)하는 과정에서 delay가 생길 수 있는거 아닌가?
→ 맞다 생길 수 있다. 하지만 일반적으로 이 처리시간은 매우 짧다. 더불어 한 포트에 데이터가 몰리면 스위치가 버퍼링을 하게 되 어 약간의 지연이 발생할 수도 있다.ㅇㅇ
사진출처
https://www.cloudflare.com/ko-kr/learning/network-layer/what-is-a-network-switch/
참고
https://m.blog.naver.com/goduck2/220139776362
https://jdcyber.tistory.com/52
마치며...
나는 집에서 스위치 없이 인터넷을 사용하고 있다. 그렇다면 iptime은 허브처럼 브로드캐스트 방식으로 내가 통신을 가능하게 해주는걸까? + 더불어 무선통신 과정과 스위치 버퍼링 해결방법도 궁금하게 되었다.
그건 다음 포스트에서 알아보도록 하자~
