Cisco Networking - 10 / 허브

1. 허브

• 직사각형 사이에 구멍이 뚫려있음
• 구멍이 몇 개 뚫려있냐에 따라 몇 포트 허브라고 이야기하고, 이 구멍의 숫자가 바로 몇 대의 장비를 연결할 수 있는지 결정
• 랜카드가 설치된 각각의 PC들은 케이블을 타고 이 허브에 연결
• 같은 허브에 연결된 PC끼리는 통신 가능
• 허브 역시 랜카드처럼 이더넷용과 토큰링용이 있고, 이더넷 허브도 속도에 따라 그냥 허브 (10 Mbps)와 패스트(100 Mbps) 허브가 있음
• 랜카드, 케이블, 허브만 있으면 내부에서는 허브에 접속된 모든 PC가 통신 가능 (외부 인터넷은 못나감)
• 허브는 아무런 세팅이 없어도 통신에는 지장이 없음
• 허브는 멀티포트(Multiport) 리피터
• 멀티포트는 말 그대로 포트가 많이 붙어있는 것이고, 리피터는 들어온 데이터를 가지고 그대로 전송
• 허브는 포트가 여러 개 달린 장비인데, 이것은 한 포트로 들어온 데이터를 나머지 모든 포트로 뿌려줌
• 네트워크에서 데이터를 전송하는 경우 케이블에 따라서 전송 거리에는 제약이 있음
• 우리가 현재 가장 많이 사용하는 UTP 케이블의 경우 최대 전송 거리는 100미터
• Q. 케이블이 갈 수 있는 최대 거리 이상 떨어진, 두 장비 간의 거리가 150미터인 경우 두 장비 간을 UTP 케이블로 연결하려면
• A. 중간에서 들어온 데이터를 다른 쪽으로 전달해 주는 역할을 하는 것이 바로 리피터
• 중간에 리피터를 두고 두 장비는 케이블을 통해 리피터로 연결해 두 사이의 통신 가능
• 만약 1번 PC가 데이터를 허브를 통해 전송하면, 허브는 데이터가 들어온 1번 포트를 제외하고 나머지 모든 포트로 그 데이터를 뿌려줌. 따라서 2번부터 5번까지 모든 포트로 데이터가 뿌려짐
• 그렇게 되면 나머지 PC들은 자신에게 온 데이터가 아니란 것을 눈치채고 데이터를 무시해 버림. 여기서 데이터가 나에게 온 건지 아닌지 알아내는 역할을 하는 것이 랜카드. 랜카드는 들어오는 프레임의 목적지 맥 어드레스를 보고 자신의 맥 어드레스와 비교한 후 자기 것이 아니면 버림
• 하지만 2번 PC는 자신에게 온 데이터라는 걸 알기 때문에 이 데이터를 받아들이고, 랜카드가 CPU에 인터럽트를 걸어 데이터를 처리할 것을 요청
• 허브는 이더넷 허브인만큼 CSMA/CD의 적용을 받음
• 하나의 PC가 허브에 데이터를 보내고 있을 때 또 다른 PC가 데이터를 보내려고 하면 콜리전(collision) 발생
• 같은 콜리전 도메인에 있단 그 허브에 붙어있는 하나의 PC가 통신을 하게 되면, 다른 모든 PC는 통신을 할 수 없게 되고, 이 허브에 붙어있는 하나의 PC에서 콜리전이 발생하면 모든 PC가 영향

2. 허브의 한계

• 인터레진트 (Intelligent) 허브와 더미(Dummy) 허브, 세미인텔리전트(Semi Intelligent)
• 인털레전트 허브란, 지능형 허브임.
• 인텔리전트 허브를 나누는 가장 중요한 요소는 NMS(네트워크 관리 시스템)를 통해서 관리가 되는가
• 인털리전트 허브는 NMS에서 모든 데이터를 분석할 수 있을 뿐만 아니라 제어도 가능
• 말 그대로 앉아서 멀리 있는 허브의 동작을 감시, 조정
• Q. 허브에 연결된 한 PC에 문제가 발생. 그래서 그 PC는 계쏙 이상한 데이터를 허브로 끊임없이 보냄
• A.  계속해서 콜리전이 발생하게 되면서 모든 PC는 통신이 불가능한 상태로 빠짐. CSMA/CD란 특징 때문
• 이 경우 문제의 PC를 찾아서 PC를 끄지 않는 이상에는 문제를 해결할 수 없음. 그러나 인텔리전트 허브의 경우는 문제으 PC가 연결된 포트를 찾아내어 자동으로 Isolation 시켜 버림.
• 문제가 되는 포트는 방출됨. 그 한 PC는 통신이 불가능하나, 다른 건 정상적인 통신이 가능
• 분리된 포트는 허브에서 램프로 표시되기 때문에 어떤 PC인지 알 수 있음 '오토 파티셔닝 기능' (Auto partition)
• 세미 더미 허브란, 더미 허브인데 인텔리전트 허브와 연결하면 자신도 인텔리전트 허브가 됨. 따라서 혼자 있을 때는 더미 허브, 그리고 인텔리전트 허브와 같이 있으면 인텔리전트 허브가 되는 허브를 말함
• 허브나 스위치 등의 장비를 사려고 돌아다니다 보면 '스태커블(Stackable) 허브'가 있음
• 스택이 가능한 허브, 쌓을 수 있는 허브를 말함
• 허브의 상태를 웹 브라우저를 통해서 그대로 확인할 수 있을 뿐 아니라 포트의 상태나 데이터의 양 까지도 감시가 가능
• 이 경우 허브 관리에 필요한 값을 세팅해야 함
• 관리용 IP 주소라든지, 암호, 관리 옵션 등을 넣어줘야지 멀리 떨어진 곳에서도 관리 가능
• 관리 기능을 제공하는 허브를 인텔리전트 허브라고 함

* 아무리 빠른 속도를 내는 허브를 쓴다고 하더라도 어느 한순간에는 한 PC만 데이터를 보낼 수 있음. 허브에 연결된 한 PC에서 발생하는 콜리전이 다른 PC에도 영향을 주는 콜리전 도메인(영역)이 그 허브에 연결된 모든 PC

콜리전 도메인이 너무 커지는 상황을 조심해야 함. 콜리전 도메인이 너무 커지게 되면 콜리전에 의해 영향을 받는 PC가 너무 많아지면서 통신의 속도가 떨어짐

 

이러한 문제를 해결하기 위해서 콜리전 도메인을 나눠줄 수 있는 장비, 브리지(Bridge) 또는 스위치(Switch)

 

3. 스위치

• 스위치의 모든 기능은 브리지에서 출발함
• 스위치를 스위치 허브(Switch hub)라고 하는데, 스위치라는 말이 들어가면 스위치임
• 스위치는 예를 들어 1번 포트에 연결된 PC가 2번 포트에 연결된 PC와 데이터를 주고받는 동안에도 3번 포트에 연결된 PC와 4번 포트에 연결된 PC가 서로 데이터를 주고받을 수 있게 하는 장비
• 포트별로 콜리전 도메인이 나눠져 있음
• 1번과 2번 사이에서 통신이 일어나면 나머지 모든 PC들은 기다려야만 하는 허브와는 달리 다른 PC들도 동시에 통신 가능
• 스위치의 경우 각각의 포트에 연결된 PC가 독자적으로 10 Mbps 또는 100 Mbps의 속도를 가짐
• 스위치는 허브에 비해서 데이터를 처리하는 방법이 우수하고 데이터의 전송 에러 등을 복구해 주는 기능 등 다양한 기능
• 그러나 허브는 스위치보다 싸고, 데이터 처리 속도가 일반적으로 빠름 (하는 일이 없어서)
• 스위치를 사용하는 것이 좋은지, 허브를 사용하는 것이 좋은지 결정할 때 네트워크에서 어떤 데이터가 돌아다니는지 알아야 함
• 채팅은 네트워크 상에 트래픽이 적기 때문에 PC들을 스위치 붙이는 건 낭비
• 허브를 사용할 것인가, 스위치를 사용할 것인가 하는 결정은 네트워크의 트래픽이나 용도에 따라 달라지긴 하지만 요즘은 스위치의 가격이 많이 내려서 허브 대신 스위치를 많이 사용
• 허브는 모든 PC가 서버와 통신을 하려고 하지만, 허브는 연결된 모든 장비가 하나의 콜리전 도메인에 있기 때문에 어느 한순간에는 하나만 통신이 가능해서 나머지 모든 PC들은 기다려야 함
• 스위치는 포트별로 콜리전 도메인을 나누기 때문에 1번 PC가 2번 PC와 통신하는 도중에서 3번 PC는 4번 PC와 통신이 가능함
• 그러나 스위치가 아무리 콜리전 도메인을 나누었다 하더라도 서버와의 통신은 어느 한순간에는 하나의 PC만 가능하게 됨
• 붙어있는 모든 장비가 무조건 어느 한 곳으로만 향하는 경우는 허브나 스위치의 속도의 차이가 크지 않음