📚 허브
네트워크 장비 간 연결을 수행하는 장비 중 하나이다.
일종의 멀티포트 리피터(Multiport Repeater)로 서로 다른 네트워크 장비로부터 오는 전기 신호를 증폭시켜 연결된 장비들로 전달(Flooding)해주는 역할을 한다.
허브는 포트가 여러 개 달려있는 장비로, 한 포트로 들어온 데이터를 나머지 모든 포트에 연결된 장치로 데이터를 보내준다.
이더넷 허브는 CSMA/CD 방식으로 통신한다. 허브에 연결된 장치들은 같은 콜리전 도메인에 속해있기 때문에 한 순간 한 장치만 네트워크로 데이터를 보낼 수 있다.
콜리전 도메인(Collision Domain) : 신호의 충돌을 감지할 수 있는 영역
허브는 콜리전 도메인을 분리하는 기능이 없음..😢
허브 종류
1) 더미 허브 (Dummy Hub)
- 단순히 허브에 연결된 모든 네트워크 상의 장치들을 연결
- 전체 대역폭을 연결된 장치들이 나누어 사용
- 허브에 전달된 데이터를 연결된 모든 장치로 전달
- 모든 장치들은 데이터의 목적지가 자신인지 확인하여 자신의 데이터인 경우 응답하고, 아니면 무시
- 네트워크에 연결된 장치의 수가 많을수록, 네트워크 상의 데이터 양이 증가할수록 데이터의 송수신 속도 느림
2) 스위칭 허브 (Switching Hub)
- 더미 허브의 단점을 개선하기 위해 스위칭 기능을 내장한 허브
- 스위칭으로 특정 포트로 데이터 전송이 가능하기 때문에 네트워크 효율이 향상
3) 인텔리전트 허브 (Intelligent Hub)
- NMS(Network Management System) 기능이 추가된 허브로, 모든 데이터 분석 및 제어 가능
- SNMP 프로토콜을 사용해 네트워크 관리 기능 존재
- 포트에 연결된 네트워크 연결 상태를 점검 - Auto Partition 기능
- 문제가 있는 장치의 포트를 찾아 자동으로 분리시킴
- 분리된 포트는 허브의 램프에 표시되어 문제가 있는 장치를 바로 알 수 있음
리피터
1계층인 물리 계층에서 동작하는 장비로, 수신한 신호를 증폭시켜 다음 구간으로 재전송하는 장치이다.
📚 브리지(Bridge)와 스위치(Switch)
Collision Domain이 너무 커져 통신 속도가 저하되는 문제를 해결하기 위해 Collision Domain을 나누어 줄 수 있는 2계층 네트워크 장비이다.
- 목적지 주소가 속해있는 포트 쪽으로만 프레임을 보낸다는 점이 허브와는 가장 큰 차이!
기능
1) Learning
- 브리지나 스위치는 자신과 연결된 포트의 PC가 통신을 위해 프레임을 보내게 되면, 이 PC의 MAC 주소를 읽어 자신의 MAC 주소 테이블(브리지 테이블)에 저장한다.
- 자신의 포트에 연결된 PC가 통신을 할 경우 MAC 주소 테이블을 참고하여 브리지를 건너가게 할지 여부를 결정한다.
2) Flooding
- 들어온 포트를 제외한 나머지 포트로 데이터를 보낸다.
- 데이터의 목적지 주소가 MAC 주소 테이블에 없을 경우, 브로드캐스트와 멀티캐스트의 경우 적용된다.
3) Forwarding
- 발송된 데이터의 목적지 주소가 자신의 MAC 주소 테이블에 있고, 목적지가 출발지와 다른 세그먼트에 존재하는 경우 적용된다.
- Flooding과 달리 목적지가 있는 쪽의 포트로만 프레임을 전달한다.
4) Filtering
- 브리지를 못 넘어가게 막는다.
- 목적지 MAC 주소가 MAC 주소 테이블에 있고, 출발지와 목적지가 같은 세그먼트 상에 있는 경우 적용된다.
- 콜리전 도메인을 나누어주는 기능을 제공한다.
5) Aging
- MAC 주소를 저장하는 테이블의 데이터는 기본적으로 5분(300초)동안 저장된다.
- 5분 동안 테이블에 저장된 MAC 주소의 프레임을 수신하지 못하면 테이블에서 삭제한다.
- 5분 내에 저장된 MAC 주소의 프레임을 수신하면 타이머는 리셋되어 다시 5분을 카운팅한다.
단점
- 패킷을 소프트웨어적인 방식으로 처리하기 때문에 속도가 느림
- 브릿지에 속한 포트들이 모두 같은 속도의 대역폭을 가진다는 단점이 있다.
스위치
- 허브와 브리지의 확장 개념
- 전이중 통신(Full-Duplex)를 지원하여 송수신이 동시로 가능하며, 향상된 속도 제공
- 데이터의 목적지 주소를 기준으로 송신지와 수신지를 파악하여 해당 포트로 1:1 연결 (스위칭)
계층별 스위치의 특징
L2 스위치 스위칭 허브
- MAC 주소를 기반으로 스위칭하기 때문에 IP 주소는 모른다.
- 특정 포트로 데이터 전송이 가능하도록 스위칭하기 때문에 속도 저하가 없다.
L3 스위치 L3 스위치, 라우터
- L2 스위치에 라우팅 기능이 추가된 스위치이다.
- MAC 주소와 IP 주소를 보고 해당 IP를 가진 목적지까지 데이터를 전송한다.
L4 스위치 L4 스위치, 로드밸런서
- L3 스위치에 로드밸런싱 기능이 추가된 스위치이다.
- TCP/IP 및 세션(Session)을 기반으로 네트워크 패킷의 라우팅 및 로드밸런싱이 가능하다.
- TCP 등의 헤더(Header)를 보고, 상위 프로토콜의 종류를 확인하여 스위칭 우선 순위를 판단한다.
L7 스위치 L7 스위치, 보안 장비
- 전 계층의 기능을 모두 사용할 수 있는 네트워크 스위치이다.
- 불필요한 트래픽을 차단하고, 네트워크의 침입에 대한 설정이 가능하다.
- 패킷 분석이 가능해 웹 방화벽 및 보안 스위치에 사용한다.
브리지와 스위치의 차이점
1) 처리 방식
브리지 : 소프트웨어적으로 프레임 처리
스위치 : 하드웨어적으로 프레임 처리 (ASIC, Application-Specific-Integrated Circuit) ▶ 스위치가 더 빨라요!
2) 포트 속도 지원
브리지 : 모든 포트에 같은 속도 지원
스위치 : 포트마다 서로 다른 속도 지원 가능 ▶ 10메가와 100메가 포트의 연결을 가능하게 해줘요!
3) 포트 수
브리지 : 2~3개
스위치 : 매우 많음
4) 프레임 처리
브리지 : Store-and-forward 방식
tmdnlcl : Store-and-forward 또는 Cut-through 방식
💻 Store-and-forward 방식
들어오는 프레임을 모두 수신한 후 처리하는 방식으로, 프레임의 정보를 모두 파악하여 처리하기 때문에 에러 복구 능력이 좋다.
💻 Cut-through 방식
스위치가 들어오는 프레임의 목적지 주소만 보고 바로 전송 처리하는 방식으로, 처음 48비트만 보고 처리하기 때문에 훨씬 빠르게 처리할 수 있지만 에러 복구 능력이 낮다는 단점이 있다.
💻 Fragment-free 방식
위의 두 방식의 장점을 결합한 방식이다.
프레임이 들어오면 처음 512 비트만 보고 처리하기 때문에 처리 속도는 빠르지만 에러 복구 능력이 더 좋다!
