Top 26 허브 Hub Quick Answer

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허브(hub)는 ‘중심’, ‘바퀴축’ 등의 뜻을 가진 단어이다. 이더넷 허브는 컴퓨터들을 LAN에 접속시키는 네트워크 장치로 ‘스위칭 허브’라고도 한다.

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[Network 용어] 허브(HUB)란?

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Overview

네트워크를 공부하거나, 인터넷 연결등을 하다 보면 허브(HUB)라는 용어를 자주 듣게 됩니다. 그리고 비슷한 용어로 스위치(Switch), 브리지(Bridge), 라우터(Router)등의 용어들도 많이 듣게 되는데, 처음 네트워크를 접하는 입장에서 이들 용어를 정확히 이해하고 구분해 내는 것은 생각보다 쉽지 않은 것 같습니다. 4가지의 용어는 서로 다른 장비를 가리키는 말이지만, 눈으로 보기에 이들 장비는 그냥 구멍이 많이 뚫린 상자처럼 보이기 때문입니다. 이번 포스팅에서는 그중 “허브”라는 장비에 대해서 설명하려고 합니다.

Definition

허브란 쉽게 말해서 컴퓨터와 컴퓨터 사이, 즉 네트워크 장비와 장비를 연결해 주는 기능을 수행하는 장비입니다. 우리가 인터넷에 접속해서 블로그의 포스팅을 볼 수 있는 이유는 기본적으로 서로 다른 컴퓨터(네트워크 장비)들이 연결되어 있기 때문입니다. 아래 그림을 예로 들어 설명하면, 5개의 컴퓨터들이 서로 연결되어 있기 때문에 1번 컴퓨터가 작성한 포스팅을 3번 컴퓨터에서 조회할 수 있는 것입니다. (물론 현재의 인터넷은 그 규모가 굉장히 크기 때문에 절대로 허브만으로는 연결할 수 없습니다. 하지만 기본원리는 동일합니다.)

What is Hub in Networking | Types of Network HUB and its functions

허브는 일종의 멀티포트 리피터(Multiport Repeater)의 기능 을 수행하기 때문에 서로 다른 네트워크 장비를 연결해 줄 수 있습니다. 여기서 멀티 포트라는 것은 다양한 기기로부터 오는 케이블을 연결 할 수 있는 인터페이스를 제공한다는 의미이고, 리피터라는 것은 서로 다른 네트워크 기기에서 오는 신호들을 증폭시켜서 전달해준다는 의미입니다.

컴퓨터가 통신한다는 것의 기저에는 전기 신호들이 케이블을 타고 이동한다는 의미가 깔려 있습니다. 이 전기 신호는 거리가 멀어질 수록 약해지기도 하고, 중간에 유실되기도 합니다. 일반적으로 사용하는 UTP케이블의 경우는 전기 신호를 최대 100미터 정도밖에 보내지 못하고, 광 케이블의 경우에는 몇 킬로미터가 최대 전송거리이기 때문에 이 이상의 거리에 있는 네트워크 장비와 통신하기 위해서는 전기 신호를 증폭시켜주는 무엇인가가 필요합니다. 리피터는 바로 이러한 역할을 수행하는 것입니다.

정리해보면, 허브는 다양한 기기들로부터 오는 전기신호들을 받아서 그 신호들을 증폭시켜 다른 기기들로 뿌려주는 역할 을 합니다. 때문에 허브를 통해 연결된 네트워크 장비들은 적어도 그 안에서는 서로서로 통신을 할 수 있는 것입니다.

Need to Know

대부분의 컴퓨터가 인터넷을 사용하기 때문에 이더넷(Ethernet)방식으로 통신하게 됩니다. 이 때, 이더넷 방식은 서로 다른 기기들이 동시에 메세지를 보냄으로써 발생하는 신호의 충돌을 막기 위해 CSMA/CD 방식의 Collision Detect방식을 사용하게 됩니다. 간단하게 설명하자면, 서로 다른 컴퓨터의 신호가 충돌하였을 경우, 이를 알려주고, 다시 신호를 보내도록 하는 방식입니다.

이 때, 서로 신호의 충돌을 감지할 수 있는 영역을 콜리전 도메인(Collision Domain)이라고 합니다. 다시 말해서 같은 콜리전 도메인 영역 안에 들어 있는 컴퓨터들은 서로 동시에 메세지를 보냈을 경우 충돌하며, 따라서 하나의 컴퓨터가 메세지를 보낼 때까지 기다렸다가 다음 컴퓨터가 메세지를 보내야 합니다.

https://medium.com/@snigdhareddy.chama/broadcast-domain-vs-collision-domain-96645a7526a1

갑자기 콜리전 도메인 이야기를 꺼낸 이유는, 허브는 콜리전 도메인을 나누어주지 못하기 때문입니다. (이것이 스위치, 브리지와 허브 사이의 중요한 차이점 중 하나입니다.) 콜리전 도메인을 나누어주지 못하기 때문에, 허브를 통해 연결된 모든 네트워크 장비들은 한번에 하나의 장비만 메세지를 보낼 수 있게 됩니다. 예를 들어서 허브를 통해 10개의 컴퓨터가 연결되어 있고, 1번 컴퓨터는 2번 컴퓨터에게 메세지를 보내려 하고, 5번 컴퓨터는 10번 컴퓨터에 메세지를 보내려 한다면, 반드시 하나의 컴퓨터가 메세지를 보내기 전까지는 다른 컴퓨터는 메세지를 보내지 못하고 기다려야 한다는 것입니다.

따라서 허브에 너무 많은 네트워크 기기를 연결한다거나, 허브에 연결된 네트워크 장비들이 서로 동시에 통신하는 경우(화상 채팅 등), 네트워크 성능 저하가 이루어질 수 있으므로 조심해야 합니다.

* 참고로 스위치(Switch)는 허브의 기능을 수행하면서 추가적으로 더 높은 차원의 기능(Collision Domain을 나누어준다)들을 제공합니다. 예전에는 스위치의 가격이 비싸서 허브와 스위치를 용도에 맞게 사용했지만, 요즘에는 스위치의 가격이 많이 저렴해졌기 때문에 허브 대신에 거의 스위치를 사용하는 추세입니다.

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[요약] 컴퓨터들을 근거리 통신망(LAN)에 접속시키는 네트워크 장치

허브란 컴퓨터들을 근거리 통신망에 접속시켜 주는 네트워크 장치이다. 전기 신호를 증폭해서 각 포트로 전달하는 기능을 하며, 가정에서 콘센트에 여러 개의 가전 제품을 연결할 때 멀티 콘센트를 사용하는 것처럼, 가까운 거리의 컴퓨터들을 케이블을 이용해 서로 연결시켜 주는 네트워크 장비다.

허브는 포트 수, 지원 속도에 따라 여러 가지 종류가 있지만, 그 기능에 따라 크게 더미 허브(Dummy Hub)와 스위치 허브(Switch Hub)로 구분하고 있다.

더미 허브는 소규모 네트워크를 구축할 때 사용하는 허브로 단순히 컴퓨터와 컴퓨터 간의 네트워크를 중계하는 역할만을 한다.

스위치 허브는 네트워크의 전송 속도를 향상시키기 위해, 고유한 의미의 허브 개념에 스위치 개념을 도입한 것으로, 모든 포트가 하나의 네트워크를 공유하도록 한 것이 아니라 각 포트마다 이를 할당해 사용자가 증가하더라도 데이터의 충돌 없이 빠른 속도를 제공한다.

2.4 허브(HUB)

2.4.1 허브의 개요

최초의 이더넷은 공통선 버스방식을 채택하였다. 그러나, 네트워크에 있는 노드 또는 노드 사이에 있는 어떠한 네트워크 라인에서 문제가 발생할 경우에 이것이 하나에서 그치지 않고 전체 네트워크의 성능을 저하시키거나 끊어지게 만든다는 단점이 공통선 버스 형태를 사용하는 네트워크구조의 큰 문제점으로 다가왔다.

이러한 문제점은 망을 성형(Star) 구조로 구성하고 중심에 HUB를 두어 HUB에 물린 각 노드의 종단에 컴퓨터를 연결한 방식을 사용하여 해결하였다. 그러나 실제로는 성형망 구조도 아래 그림을 참조해서 보면 버스형 구조의 연장선으로 해석할 수 있다. 즉, 각 노드로 나가는 선들은 HUB 내부에서 공통선 버스를 가진다.

그러나, 하나의 노드에 문제가 발생하는 경우에 있어서 이 노드를 우회하는 연결로를 구성시켜주어 전체 네트워크가 정상적으로 동작할 수 있도록 HUB 내부에서 처리하여 준다.

2.4.2 허브의 종류

허브는 일반 허브(Dummy Hub)와 스위칭허브(Switching)허브로 나눌 수 있다. 10BaseT 네트워크 구성에서 일반 허브는 전체 네트워크의 속도가 10Mbps이다. 즉, 공통된 허브에 묶인 컴퓨터 A, B가 포트 a, b를 이용하여 테이터를 전송하는데 10Mbps의 속도로서 전송중이면 다른 포트에 연결된 C, D라는 컴퓨터는 포트 c, d를 이용하여 10Mbps 속도로 전송을 하려 하지만 허브에서 지원하는 속도가 10Mbps이므로 A,B 간의 속도와 C,D간의 전송 속도는 각각 5Mbps가 되게 된다.

그러나, 스위칭허브는 각각의 포트가 10Mbps의 속도를 내 줄 수 있도록 설계되었다. 즉, 전송이 일어나는 포트가 틀리므로 이것을 공통 버스로 전송하지 않고 전화선을 스위칭하여 1:1 연결하듯이 포트와 포트를 직접 연결하여 테이터를 전송하므로 각각의 포트가 10Mbps의 속도를 낼 수 있다는 점이 일반 허브와 차이점이다.

즉, 스위칭 허브는 LAN의 전송 속도를 향상시키기 위해, 고유한 의미의 허브에 스위칭 개념을 도입한 네트워크 장비로서 10Mbps를 모든 포트가 공유 하는게 아니라 각 포트마다 10Mbps를 할당해 사용자가 증가해도 데이터 충돌이 없어 속도가 빠르다.

스위칭 허브는 각 포트에 접속된 네트워크에서 패킷이 들어오면 이 패킷을 해석하고, 보낼 곳을 선별해 데이터를 보낸다. 브리지와 동일하게 MAC 어드레스를 사용하고 있고, 각 포트는 자신에게 접속된 장비의 MAC 어드레스를 파악해 지정된 포트로만 패킷을 전송한다. 10Mbps 12포트 스위칭 허브의 경우 최대 6개의 트래픽을 동시에 처리할 수 있기 때문에 그 전송 대역은 60Mbps가 된다. 스위칭허브를 LAN 스위치라고 부르기도 한다.

(1) 일반 허브와 스위칭 허브

◆ 일반 허브(Dummy HUB)

최대 Bandwidth : 10Mbps(10Mbps * 1 segment(port))

리피터 기능 가능

◆ 스위칭 허브(Switching HUB)

최대 Bandwidth : 60Mbps(10Mbps * 6 segment(port))

리피터 기능 제공, 브리지 기능 제공

Router 기능까지도 제공하는 경우 Layer 3 Switch 라고 불린다.

또한, 1995년 802.3u로서 표준화된 100Base-TX 제품들이 시장에 나오면서 HUB도 100M Dummy 허브와 100M 스위칭 허브도 나타나게 되었다. 그러나, 기존의 NIC 카드는 10Base-T 네트워크 하에서 동작하므로 100Base-TX 카드와 동시에 사용될 수 있는 모델로서 10Mbps와 100Mbps를 동시에 지원하는 10/100 더미 허브와 10/100 스위칭 허브가 만들어지게 되었다.

(2) 인텔리전트 허브와 더미 허브

인텔리전트 허브는 내부에 NMS 기능을 가지고 있어서 원격 감시 및 조정이 되는 허브이나 더미 허브는 그러한 기능이 없다.

(3) 스태커블 허브(Stackable Humb)와 스탠드얼론 허브(Standalone Hub)

스태커블 허브는 단순히 허브를 쌓아 올려 놓는다는 의미가 아니라 쌓아 올림으로 해서 더 좋은 성능의 네트워크를 구성하게 만들 수 있는 허브이다. 이 허브들은 특정한 포트 또는 인터페이스를 이용해서 연결되며 허브와 허브의 선로의 전송 속도는 다른 포트의 연결 속도보다 빠르다. 스탠드얼론은 단독형 허브이며 이러한 기능이 없는 허브를 의미하나 각각의 스탠드얼론 허브도 스택처럼 연결해서 쌓아서 쓸 수 있다. 단 연결만을 한다는 의미이지 이러한 연결이 더 나은 네트워크를 보장하지는 않는다.

2.4.3 허브의 외형(RUSTLE 308)

(1) 전면부

◆ Power LED

전원을 켜면 빨간색으로 점등된다.

◆ FDX/Col

컴퓨터와 연결되면 노란색으로 점등되며 데이터 충돌이 발생되면 빨간색으로 점등된다.

◆ Link/Act/Speed

라인이 단말 장치(컴퓨터 및 라우터)에 연결되면 노란색/초록색으로 점등되며 10M로 동작중에는 노란색이 점멸되며 100M로 점등되면 초록색으로 점등된다.

(2) 후면부

◆ 8VAC 1A

어뎁터에서 나온 단자를 꼽는 부분이다.

◆ 8MDI 또는 8MDIX

8번 포트는 보통 라우터와 연결되거나 다른 허브와 연결될 때 사용된다.

2.4.4 허브의 운용

RJ-45 포트를 8개 제공한다. 상위 네트워크로의 연결을 위해서 그리고 허브를 연속적으로 쌓아 올리수 있도록 업링크 포트로 8번 포트 (MDI/MDIX라 써져 있음)와 MDI/MDIX 토글 스위치를 제공한다.

업링크란 네트워크를 상위 계층으로 연결해 준다는 의미이며 허브가 하나일 경우에는 보통 라우터로 연결된다. 그러나 라우터를 꼭 8번 포트에 연결 할 필요는 없다. 허브가 하는 일은 단순히 네트워크 말단을 공통선에 이어 붙이는 역할을 하기 때문이다.

허브의 모든 포트(1-8번)는 모두 기본 MDI 상태이다. PC와 라우터 모두 스트레이트로 케이블로 연결된다. 즉, MDI인 경우에는 라우터와도 스트레이트 케이블로 연결하면 된다. 그러나 다른 허브와 연결되는 경우에는 MDIX로 변환해서 스트레이트 케이블을 연결하면 된다. 다른 방법은 크로스케이블을 만들어 MDI 포트와 상단 허브의 MDI 포토에 연결하면 된다.

*꼭 8번 포트를 이용해서 업링크 할 필요는 없다. 단, 스태커블 허브인 경우 업링크 포트는 다른 포트 보다 더높은 속도를 낼 수 있는데 이럴 때는 꼭 이 포트를 이용하는 것이 바람직하다.

2.4.5 스위칭 허브의 스위칭 기술

◆ 축적 후 전달 (Stored-and-Forward) 방식

전송 테이터의 저장 후 저장된 테이터를 점검하여 전송하는 방식이다. 서로 속도가 상이한 네트워크를 연결하기 위하여 Packet Filtering을 지원한다. 버퍼에 저장된 프레임을 모두 점검하게 되므로 속도가 느려지지만 안정적인 서비스를 제공한다.

◆ Cut-Through 방식

전송 테이터가 버퍼에 쌓이고 전송 대상의 주소가 결정되면 바로 전송하는 방식이다. 전송 테이터가 검증되지 않기 때문에 에러를 전송할 수도 있으나 전송 속도면에서는 빠르다.

◆ 자동 교체 방식

Cut-Through 방식과 Stored-and-Forward 방식을 자동으로 선택한다. Cut-Through 방식에서 부하가 늘어날 경우에 자동으로 Stored-and -Forward 방식으로 전환 한 후 대역폭에 여유가 생기면 다시 Cut-Through 방식으로 전환한다.

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