허브(더미, 스위치)

[나이스준]

허브는 더미 허브와 스위치 허브가 있다. 그리고 IP 공유기라는 것도 나온다. 더미허브와 스위치허브의 차이점은 무엇인가? 또 허브와 공유기는 무엇이 다른가?
첫째, 더미 허브와 스위치 허브의 차이점.
더미 허브를 흔히 ‘허브’라고 하고 스위치 허브는 ‘스위치’라고 부른다. 더미 허브는 단순히 네트워크를 연결하는 것이고 스위치 허브는 여기에 병목 현상을 해결하는 능력까지 지녔다. 차이점을 좀더 쉽게 설명한다.

사례 1. 10Mbps 더미 허브
두 대의 PC를 연결했다면 각각 5Mbps의 속도가 난다. 여기에 한 대 더 연결하면 3.3Mbps로 떨어지고 하나 더 묶으면 속도가 2.5Mbps밖에 되지 않는다.

사례 2. 10Mbps 스위치 허브
PC를 두 대 연결했든 세 대 연결했든 10Mbps의 속도가 나온다.

사례 3. 10/100Mbps 더미 허브
사례 1과 같은데 속도가 최대 100Mbps라는 게 특징이다. 그렇다고 10Mbps 더미 허브보다 10배가 빠르다는 것은 아니다. 테스트 결과로는 30Mbps 정도 나온다.

사례 4. 10/100Mbps 스위치 허브
사례 2와 똑같은데 역시 100Mbps는 이론에 불과하고 실제로는 30Mbps의 속도를 자랑한다.

둘째, 허브와 IP 공유기
네트워크를 연결하는 허브와 달리 IP 공유기는 인터넷을 쓸 수 있는 권한을 분배하는 것이다. 원래는 PC 한 대만으로 즐겨야 하지만 IP 공유기를 이용하면 여러 대의 PC에서 인터넷에 접속할 수 있다.

Hub (허브)
기능
허브는 한 사무실이나 가까운 거리의 컴퓨터들을 Twisted Pair(UTP) 케이블을 사용하여 연결하기 위해 사용되는 네트워크 장비이다. 또한 허브는 한 사무실의 네트워크 뿐만 아니라 근거리의 다른 사무실과의 네트워크도 연결할 수 있다.

컴퓨터끼리의 네트워크 연결
근거리의 다른 네트워크(즉, 다른 허브)와 연결
라우터 등의 네트워크 장비와 연결
네트워크 상태 점검(모니터링 기능)
신호 증폭 기능(트랜시버 역할)
근거리의 네트워크를 연결하기 위해서는 Thin 케이블을 이용해서 연결할 수 있다. 사실, 단 몇 대의 컴퓨터를 연결하기 위해서는 허브보다는 Thin 케이블을 사용하는게 더 저렴하다. 그러나 허브를 사용하는 데는 그만한 이유가 있다.

장점

소규모의 네트워크를 제외하고는 거의 대부분의 네트워크에서 허브는 거의 필수적인 네트워크 장비로 사용되고 있다. 허브를 사용하면 다음과 같은 이점이 있다.


네트워크 관리가 용이해진다.
네트워크 에러를 검출해 내기 쉽다.
병목 현상을 어느정도 줄여 준다.
확장이 용이하다.
다른 네트워크와 네트워크 장비에 연결할 수 있다.
신호를 증폭해 준다.
허브를 사용하는 가장 큰 이유는 네트워크를 관리하기 용이해진다는 점이다. 네트워크 구성에서 가장 귀찮은 일 중의 하나가 케이블을 연결하는 것이다. 케이블이 가능한 눙에 안띄도록 책상 밑을 휘집고 돌아다녀야 하기도 하고, 벽속으로 케이블을 넣을 수도 있다. 그런데 이 중 어느 한 노드가 문제를 일으켜서 전체 네트워크가 다운된다면 업무 전체가 마비될 수도 있고, 꼭 필요한 일을 하지 못할 수도 있다. 그리고 네트워크 관리자느 ㄴ문제가 발생한 곳의 위치를 찾기 위해 또다시 책상 및을 휘집고 돌아다녀야 할 것이다. 그러나 허브를 사용하면 이러한 문제가 어느 정도 해결될 수 있다. 허브를 사용하면 허브와 연결된 컴퓨터가 작동중이면 허브의 포트마다 전구가 켜져 있거나 깜박거려서 연결 등의 상태를 알 수 있기 때문에 문제가 되는 위치를 바로 파악할 수 있다. 또한 케이블을 누가 절단하지 않는 한 케이블 자체에 문제가 발생하는 경우는 적기 때문에 양쪽 단자만 점검하면 된다.

LAN 카드(=NIC : Network Interface Card)와 더불어 네트워크를 구성하는 기본 장비인 허브는 일반적으로 10base-T 허브를 말한다. 그러나, 원래 허브는 '컨센트 라우터'라는 것으로서, 서버와 클라이언트를 연결하기 위한 부분을 지칭한다. 따라서 ARCnet이나 토큰링 등에도 허브가 있다는 말이다.

ARCnet에서 액티브 허브와 패시브 허브, 토큰링에서 MAU가 여기에 해당된다. 네트워크(이더넷 또는 토큰링)마다 해당 장비가 가진 성격이 서로 다를 수 있으므로 다른 네트워크를 운용하고 있는 사람과 대화를 나눌때는 주의해야 한다.

이더넷에서 10Base-T를 채용할 때만 허브라는 장비가 존재하는 것은 아마도 허브를 중심으로 10Base-T의 별모양으로 케이블링이 이뤄지기 때문에 붙은 이름일 것이다. 실제적인 역할을 놓고 본다면 허브는 리피터의 한 종류다.
허브는 하나의 포트에 1대의 노드만 접속할 수 있는데, 실제적인 구조는 포트별로 독립된 리피터가 있는 구조여서 개개의 노드에 장애가 발생해도 전체 네트워크에는 거의 영향을 주지 않는다.

종류

허브는 단순히 포트 접속 기능만 제공하는 더미 허브와 '오토퍼티쇼닝' 허브, 인텔리전트 허브로 나눌 수 있다. 오토퍼티쇼닝 허브는 접속된 노드에 대한 패킷 전송이 이상할 정도로 오래 지속되는 경우 자동으로 해당 포트를 네트워크에서 떼어내는 기능을 장착된 제품을 말한다. 또 인텔리전트 허브는 SNMP(Simple Network Management Protocol) 등 관리 프로토콜이 내장돼 있어 원격지에서도 포트별 작동 상황을 감시할 수 있다. 이밖에 요즘 자주 들을 수 있는 '스위칭 허브'를 들 수 있다. 스위칭 허브는 특별한 데이터 전송 기술을 통해 각 포트에 패킷을 고속으로 전송할 수 있는 제품을 말한다.

더미 허브 : 단순한 리피터 기능만 있는 허브로 대만산 및 국산은 포트당 1만 5천원 정도의 가격으로 구입할 수 있다.
인텔리전트 스마트 허브 허브에 SNMP를 이용한 망관리 기능이 탑재돼 있다. 가격은 더미 허브의 2배 정도이다.
스위칭 허브 : 포트와 포트간에 브릿지 기능이 있어서 두 포트간의 트래픽이 다른 포트에 영향을 주지 않으므로 그만큼 대역폭 확장이 용이하다. 가격은 더미 허브의 4배 정도이다.


또한 네트워크 속도에 따라 10Mbps 허브, 100Mbps 허브 등으로 구분할 수 있다. 허브중에 스태커블 허브가 있는데 향후 확장이 쉽도록 허브와 허브간에 연결 포트가 따로 준비돼 있으므로 계속 네트워크를 확장할 거라면 스태커블 허브를 사용하는 것이 좋다.

- 더미 허브/인탤리젼트 허브/스위칭 허브 비교 및 차이점

1. HUB의 개요와 인텔리전트HUB                                         

  HUB 개요

   10BASE-T에 쓰이는 HUB란 10BASE 5에 쓰이는 멀티포트 트랜시버 접속방법이 동일하며 포트 모양은
   10BASE-T(RJ-45)의 포트를 지원하고 있는 것을 말한다. 백본 네트워크에 접속되어 있는 경우도 있기
   때문에 10BASE 5(AUI; Attachment Unit Interface)나 10BASE 2(BNC 커넥터),10BASE-F(광Ethernet)의
   포트를 갖고 있는 것도 있다.
   허브에는 같은  허브를  여러 개  연결해서 사용할 수 있는 스태커블허브(stackable  HUB)가  있고  
   하나만  단독으로  사용하는  단독형허브(standaloneHUB)가 있다.  보통 스태커블  허브가  조금  더
   비싸고  단독형  허브는 네트워크 확장이 필요하지 않은 경우  아주 저렴하게 네트워크를 구성하여
   사용한다. 이러한 스태커블 허브는 최대 1024개의 노드를  연결할 수 있으나 10MBPS의  전송속도를
   모든 노드가 공유해서 사용해야 하므로 부가적인 스위치장비나 라우터장비를 활용하지 않으면 속도가
   느려질 수 있다.
   요즈음은 일반적으로 10BaseT HUB는 노드 연결용으로 사용하고 Backbone용으로는 스위칭허브를
   적절히 활용하여 트래픽을 분산시키고 적절한 성능을 제공할  수 있도록 해 준다.
   허브는 연결되는 노드수에 따라 4Port, 8Port, 12Port, 16Port, 24Port,36Port 짜리가  있다. 

  인텔리전트 HUB

 - 네트워크 관리기능
  일반적으로 네트워크 관리기능을 갖춘 HUB를 인텔리젼트HUB라 한다. 보통의 HUB와는 달리 HUB내에
  마이크로 프로세서를 내장하고 SNMP 에이젼트 소프트웨어등을 RAM 또는 ROM에 상주시켜 SNMP
  매니저등 매니저 콘솔에  의하여 관리,제어할 수 있다. PC나 End station 차원에서의 네트워크 관리,
  장애의 조기발견,장애 터미널의 분리가 가능하게 되어 네트워크의 DOWN TIME을 줄일 수 있는 장점이
  있다.

 - 시큐어리티 기능
  최근 HUB에 보안기능을 갖추어 HUB의 각PORT에 Media address를 등록하고 부정 ACCESS를 방지할
  수 있도록하고 접속시 매니저콘솔을 통해 관리자에게 통보해주는(인벤트 통지) 기능을 갖춘 HUB도
  출시되고 있다.  인텔리전트  허브는 소규모보다는 대규모의 네트워크가 되면 도입 필요성이 높아지게
  된다.

2.스위칭 HUB란?                                          

  기존 LAN을 고속으로 이용하는 기술로 Ethernet 스위치나 토큰링 스위치,FDDI 스위치 등이 급속히 보급
  되고 있는데 이들을 일반적으로 스위칭HUB라고 한다. 여기서는 스위칭허브의 원리에 대해 알아본다.
 
 -  MAC Address
    Ethernet통신에서는 데이터 전송로(케이블)을 공유하기 때문에 네트워크상의 모든 노드는 고유의
   어드레스를 가져야 한다. 이 고유 어드레스를 Ethernet에서는 'MAC(Media Access Control) Address'
   라 한다.
   노드는 송신하고 싶은 데이터를 전송로상에 송출하기 위하여 데이터를 패킷화하는데 이것을 '프레이밍
   (패킷의 조립)' 이라 부르며, OSI 참조 모델의 데이터링크층에서 프레이밍이 일어난다. MAC어드레스는
   이프레이밍을 삽입되며,송신지 MAC 어드레스와 수신지 MAC어드레스가 사용된다.

 - 스위칭 HUB
   일반 HUB(리피터)는 터미널이나 호스트로부터 세그먼트(LAN을 구성하는 단위로,Ethernet의 1 세그
   먼트는 최대500m) 상에 송신한 데이터를 패킷으로 의식하지 않고 전기적인 레벨신호(비트 신호) 단위
   로 전달한다.
   브릿지는 패킷 단위로 데이터 전송을 하도록 되어 있다. 브릿지는 그 목적지 어드레스를 판단해서
   송신지  어드레스가 존재하는 세그먼트에 국한시켜 패킷을 송신한다.
   스위칭 HUB는 브릿지 기능을 이용하여 필요한 방향으로만 데이터를 내보내도록 되어 있다.
   단, On-The-Fly방식이나  Cut & Through방식일 경우, 패킷 전체를 단번에 버퍼링(메모리등에 축적)
   하지 않고 목적지 어드레스만을 식별하여 상대방에게 전송한다는 점에서 브릿지와는 다르다.

 - 세그먼트스위칭 : 필요할 때만 세그먼트간 접속

   목적지를 세그먼트 단위로 판단하여 패킷전송이 필요할 때 에만 세그먼트끼리 접속하여 데이터를 전송
   하는 방식으로  데이터 전송이 필요없을 때 에는 분할된 각각의 세그먼트로서 존재하게 한다. 이처럼
   복수의 LAN 세그먼트를 집약하는 스위칭HUB는, 백본으로 기가비트 클래스의 광대역버스(백 플레인)
   를 내장하고 있기 때문에 한 대로 수십메가~수십기가바이트 전송용량의 대역을 갖는 네트워크 구축이
   가능하다.

 - 포트스위칭 : PC 한 대가 10Mbps를 독점

   세그먼트 스위칭과 같이 동작하며 스위칭을 하나 복수 개의 터미널이 접속된 세그먼트끼리 스위칭하는
   것이 아니라 한 대의 터미널 단위로 스위칭하는 방식이다. 즉, 그 포트에 접속된 터미널(PC등)은
   10Mbps의 대역을 독점하여 사용 할 수 있다. 그러나 세그먼트 스위칭에서는 복수 대가 10Mbps를
   공유하게 되어 있다.

 - 가상 LAN
   세그먼트 스위칭이나 포트 스위칭 아키텍쳐를 이용하여, 동일한 워크그룹이면서 물리적인 위치가 다른
  (제1층, 제2층) 워크그룹의 LAN을 물리적 위치에 개의치 않고 구축이 가능하다. 가상LAN은 비효율적인
   이용방법을 개선하고 효율적인 네트워크 통신대역을 활용할 수 있다.

 - MAU란
   MAU(Medium Attachment Unit)는 데이터 전송을 위하여 HUB로부터 Twisted Pair Cable에 송신한 신호
   를 트랜시버 케이블(AUI) 신호로 변환하는 장치. 10BASE-T의 경우, 이 MAU는 LAN포트 내에 수용되어
   있는 경우가 많으며 외부에는 보이지 않는 경우가 있다. 이 때문에 MAU는 10BASE 5의 포트밖에 없는
   LAN어댑터 등을 트위스티드 페어 케이블을 사용한 LAN에 접속하는 경우도 있다.

 
  스위칭 HUB와 브릿지, 리피터HUB 계층분류에 의한 비교

프로토콜	기    기	내        용
(제2층) 데이터 링크층	스위칭 HUB	①Ethernet 스위치의 경우, 10Mbps 대역을 한 대의 PC가 독점해서 쓸수 있다. ②접속하고 싶은 LAN세그먼트나 PC를 지정할 수 있다.(브릿지에서는 불가능)   이때 스위칭HUB내의 어드레스 테이블을 이용하여 패킷의 착신어드레스를 지정. ③가상LAN 기능을 이용하여 제어 콘솔 데스크 등에서 grouping을 유연하게 해    주거나 그룹 멤버의 변경을 용이하게 해준다.
	브릿지	①데이터링크층에서 LAN 세그먼트끼리 서로 접속시킨다. ②다른 LAN세그먼트에 보낼 필요가 없는 패킷을 보내지 않게 하고(스위칭HUB도    마찬가지),패킷 헤더속의 착신어드레스를 읽어 중계할지 여부를 판단한다. ③②의 기능으로 네트워크 트래픽을 줄여 통신 효율을 향상시킬 수 있다.
(제1층) 물리층	리피터 (리피터HUB)	①물리층에서 LAN의 전송거리를 연장(중계)하는 장치 ②LAN이 연장되어도 파형이 찌그러져 오류가 생긴 데이터가 보내지지 않도록    파형을 증폭하여 재생하는 장치 ③10BASE-T의 HUB는 리피터 세트라 불릴 정도로 리피터 기능도 겸비하기 때문에    리피터HUB라 불린다. 리피터 HUB를 다단접속하여 전송거리를 연장시킬 수    있기 때문에 리피터 대신 쓸 수 있다.

  중계기 허브(반이중,즉 더미허브)와 스위칭허브(전이중)의 비교

구  분	중계기 허브(Shared Ethernet)	스위칭 허브(Switched Ethernet)
통신방식	>반이중 방식(Half Duplex):10BASE-T 2쌍4선   송신시 10Mbps,수신시 10Mbps의 데이터를   전송할 수 있으며 송수신을 동시에 전송할   경우 충돌(Collision)이 발생한다.	>전이중 방식(Full Deplex):10BASE-T 2쌍4선   한쪽의 1쌍에 의한 수신과 다른 1쌍에 의한   송신을 동시에 한다.   따라서 속도는 10Mbps×2=20Mbps
충      돌	>원래의 이더넷(10BASE5)표준은 반이중방식   으로 충돌을 전제로 하고 있다.   따라서 CSMA/CD방식은 동작한다.	>터미널끼리는 각각 점대점으로 접속되어   있기 때문에 충돌은 발생하지 않는다.   따라서 CSMA.CD 방식어도 케리어 검출과   충돌 검출은 불필요하다.
회선속도	>접속된 모든 터미널(n대)에서 전송속도를   공유하고 있기 때문에 회선 속도를 내기가   힘들다. (10BASE-T의 경우, 터미널당 평균   10Mbps÷n정도가 된다)	>터미널과 터미널이 스위치에 의해 전용해서   접속되어 있기 때문에 회선 속도에서의 통신   이 가능 (BASE-T일 경우, 터미널당 10Mbps   를 최대한 이용할 수 있다)
지      연	>매체 공유형이기 때문에 데이터 송신의 지연   은 크다.	>대역을 전용해 사용할 수 있기 때문에 영상   등의 낮은 지연을 요구하는 멀티미디어 어플   리케이션 등에도 적합하다.

  Ethernet Frame Format

8byte	6byte	6byte	2byte	46~1500byte	4byte
PA (Preamble)	DA (송신지주소)	SA (수신지주소)	TYPE	송신 데이터	FCS