허브 (네트워크)

허브(hub)란 리피터와 함께OSI 7계층에서 제일 낮은 물리계층에 장치로서, 여러 대의 PC를 하나의 근거리 통신망LAN에 연결시키는 역활을 하는 네트워크 장치 이다. 흔히 이더넷(Ethernet) 허브, 스위칭(Switching) 허브 라고도 부르며 성형구조(Star Topology)로 이루어져 있다.

성형구조 설명

개요

사전에서 찾아본 허브(hub)의 의미는 '중심지'. '바퀴의 중심축', '거점' 의 뜻을 가지고 있다. 흔히 네트워크 장비를 지칭하고 넓게는(Wide) USB허브, 교통(항공), 물류에서 까지 의미를 가지고 있다. 우리가 대중교통을 이용할때 환승을 하게되는데 이와 비슷하게 하나의 컴퓨터가 다른 네트워크에 접속하기 위해 사용되는 물리적 장치이다. 여러개의 포트로 구성되어 있고 포트의 갯수에 따라 연결하는 컴퓨터의 수가 달라진다.

등장배경

1970년 현재 우리가 흔히 사용하고 있는 컴퓨터의 모델의 첫 등장으로 인터넷, 네트워크, 상대방과의 상호통신이 늘어나고 이에 따라 네트워크 구축 및 확대됨에 따라

라우터,스위치,허브등의 물리적인 장치들이 개발되기 시작하였다. 비록 UTP 케이블을 사용하여 다른PC의 네트워크와 1:1 연결이 가능하지만 1대 다수 멀티사용자들과의 연결은 불가하기 때문에 하나의 장치로 많은 컴퓨터를 서로 네트워킹하는 장비가 필요하게 되었다.

허브 그림

종류

• 더미허브: 초창기에 나온 허브를 가르키는 말이다. 컴퓨터와 컴퓨터를 연결시켜주는 일반적인 기능을 가지고 있다. 더미 허브는 맥주소가 없기때문에 하나의 컴퓨터에서 신호를 보내면 허브에 연결된 모든 컴퓨터에게 신호가 가게된다. 물론 다른 PC는 본인이 원하지않은 신호임을 알아차려 신호를 버리게 되지만 이럴경우 다른 컴퓨터들은 본인이 원하는 통신을 할 수 없게되고 데이터 전송이 끝날때 까지 기다려야 한다. 따라서 허브의 연결이 많다면 원치않는 데이터정보를 받고 버리는 과정이 반복되 데이터 송수신시 충돌(Collision) 일어나 네트워킹 속도가 느려지는 치명적인 단점을 가지고 있다. 이를 극복하기 위해 나온것이 L2 계층의 장비의 하나인 스위치 기능을 합한 스위칭 허브이다.

• 스위칭 허브: 더미허브와 다르게 PC로 부터 데이터 신호를 받게되면 MAC(Media Access Control)주소를 통하여 원하는 목적지에 전달한다. 스위치의 기능도 있기때문에 허브에 연결된 다른 PC들과도 통신을 할 수 있다.

• 인텔리전트 허브: 다른 허브의 상태를 지능형(intelligent) 허브로 허브 내에 중앙처리장치(CPU)와 작은양의 버퍼를 가지고 있어 네트워크 관리하는 시스템(NMS)역활을 할 수 있다. 네트워크 상에 있는 허브들의 상태(Status), 데이터, 오류등을 감독하고 판단을 내린다. 필요한 경우 원할한 통신을 위하여 충돌이 발생한 포트를 찾아 강제적으로 분리시킬 수 있다.

• 스텍커블 허브: 스택(stack) 여러개의 허브를 층으로 쌓음으로 사용한다. 허브의 개수가 여러개니 당연히 컴퓨터와 데이터를 주고받을때 한개보단 데이터의 경로 설정, 지름길을 찾을 수 있고 설령 충돌이나 오류가 일어난다고 해도 보다 효율적으로 데이터를 처리 하게 된다.
• 패스트 이더넷: 패스트 이더넷 포트를 이용한 포트로 속도는 100Mbps 이다.

• 토큰링 허브: 네트워크에서 정보를 주고받을때 사용하고 하나의 토큰을 가진 PC만이 네트워크롤 통해 정보를 전송 할 수 있는 기법이다.

OSI 7계층의 2계층 프로토콜 중에서 토큰링 기법을 사용한 것 이다.

허브의 특징

기능

• 멀티포트,리피터 옆의 그림에서와 보듯이 여러개의 포트를 가지고 있는것이 허브이다. 이를 멀티포트라 이야기하고 단순 데이터를 전송하는 역활을 하는 리피터의 기능도 있기때문에 흔히 허브의 기능을 말하면 멀티포트와 리피터 기능이 있다고 말한다. 멀태탭처럼 여러개의 포트를 가지고 PC 하나하나에 나누어 쓰는것을 콘센트레이트 라고 한다.

• 플로딩(Flooding):만약 이더넷허브에 10개의 PC가 연결되었다고 가정해본다. 하면 10Mbps를 10개로 나누어 쓰기때문에 속도는 1Mbps 가 된다. 컴퓨터와의 연결은 UTP 케이블을 사용하며 기본적으로 하나의 PC에서 데이터를 보내면 자신과 연결되 있는 모든 PC에게 데이터를 보내는 기능이 있다. 이를 플로딩 이라 한다.

• 통신방식은 반이중 방식을 사용하는데 이는 데이터 전송시 송신측은 데이터를 보내고 수신측은 오직 송신측에서 보낸 데이터만 받는것을 의미한다.

스위치는 이와 반대로 전이중 방식을 이용하여 통신하며 데이터 전송시 송수신측 둘다 송신 발신을 할 수 있다. 이는 본래 허브가 1계층 장비 이기 때문에 2계층이 가지고 있는 MAC주소가 없기 때문이다.

• 문제점그리하여 데이터를 무분별하게 보냄으로 쌓이는 데이터가 많아 충돌이 자주발생하며 네트워킹의 속도가 현저히 느려지게된다. 이를 병목현상이라 한다. 현재생활에서 가장많이 사용하는 허브 이더넷 허브 스위치 허브 등등 이 있고 최근에는 허브의 병목현상을 보안하기위해 스위칭 허브가 나타 나게 되었다.

스위치

스위치란 OSI 7계층중 2계층(데이터 링크계층)으로 물리계층 데이터의 원활한 전송을 위해 오류와 흐름을 제어하는 장치이다. 앞서 말한 1계층은 오류가 있든없든 데이터를 보내기만 한다면 2계층은 데이터 전송 및 재전송 맥주소를 가지고 통신하게된다. 이 계층에서 통신을 하는 단위를 프레임 이라고 한다. 스위칭 허브

스위칭 허브는 연결되는 컴퓨터의 수에 관계없이 전송 속도가 일정하ㄴ다.

참고자료

• 차재복 〈Star type, Star Topology, Hub and Spoke 성형, 성형 토폴로지, 스타형, 성형 구조〉,《케이티월드》, 2019-02-02