네트워크 장비는 컴퓨터 네트워크에서 데이터 통신을 위해 사용되는 다양한 기기들을 말합니다. 이러한 장비들은 네트워크의 구성과 기능에 따라 다양한 역할을 수행하며, 효율적이고 안전한 데이터 전송을 위해 설계되어 있습니다. 이번 글에서는 허브, 스위치, 라우터에 대해 간략히 정리하려고 합니다. 앞으로 새로운 주제에 대해 학습하게 된다면, 내용을 추가하고 수정해 나가려고 합니다.

  1. 허브
  2. 브릿지와 스위치
  3. 라우터


허브

멀티 포트 리피터라고 불립니다. 콜리전 도메인 안에서 PC들을 연결합니다. 일차선 도로를 사용하는 것과 비슷하게 어느 한 순간에 한 PC만 네트워크 상에 데이터를 실어 보냅니다. 허브 종류로는 인텔리전트 허브, 세미 허브, 더미 허브가 있습니다.



브릿지와 스위치

스위치는 브릿지(현재는 거의 사라진 장비)에서 발전된 형태로, 브릿지의 기술을 기반으로 하면서 추가적인 기능을 갖춘 장비입니다. 따라서 브릿지의 기술들을 이해한다면 스위치에 대한 이해도 도움이 됩니다. 브릿지는 허브에서 발생하는 콜리전 도메인의 한계를 극복하기 위해 사용됩니다. 여러 차선을 사용하는 도로와 비슷하게, 콜리전 도메인을 분리하여 데이터를 동시에 여러 PC로 실어 보냅니다. 브릿지가 사용하는 기능들은 다음과 같습니다.

  • Learning : 브릿지나 스위치는 자신의 포트에 연결된 PC가 통신을 위해서 프레임을 내보내면 그때 이 PC의 MAC 주소를 읽어 자신의 MAC 주소 테이블에 저장해 놓습니다.

  • Flooding : 들어온 포트를 제외한 나머지를 모든 포트로 뿌리는 것을 의미합니다. MAC 테이블에 없는 주소로 프레임을 보내야할 시 사용됩니다. 브로드캐스트나 멀티캐스트의 경우에도 발생합니다.

  • Forwarding : (1)목적지의 MAC 주소를 MAC 테이블에 가지고 있고, (2)다른 콜리전 도메인 영역에 있다면, 브릿지나 스위치는 해당 영역에 프레임을 뿌립니다.

  • Filtering : 필터링은 (1), !(2)해당 주소가 자신의 콜리전 도메인 영역에 있다면, 브릿지나 스위치는 해당 영역에 프레임을 뿌립니다.

  • Aging : 맥 어드레스 테이블은 한정되어 있기 때문에, 평생 저장할 수 없습니다. 그래서 어느 정도 시간이 지나고 나면 정보를 테이블에서 지웁니다.

  • 차이점 : 스위치는 처리 방식이 하드웨어로 이루어지기 때문에 소프트웨어적으로 프레임을 처리하는 브릿지에 비해 훨씬 빠릅니다. 또한 브릿지는 모든 포트들이 같은 속도를 지원하지만, 스위치는 서로 다른 속도로 연결해줄 수 있는 기능을 가집니다. 그리고 스위치가 브릿지에 비해 훨씬 많은 수의 포트를 가집니다. 마지막으로 스위치 경우는 Cut-through, Store-and-forward 방식을 사용하는 데 비해서 브릿지는 오로지 Store-and-forward 방식만을 사용합니다. 간단히 설명해서 SaF방식은 프레임을 전부 받아들인 후 처리하고 Cut-through 방식은 프레임의 앞 부분에 있는 목적지 주소만 읽고 처리합니다.

(루핑(Looping)문제 : 출발지에서 목적지로 가는 경로가 2개 이상 있을 시 발생하게 됩니다. 이러한 문제는 스패닝 트리 알고리즘을 이용해서 해결합니다.)



라우터

라우터는 컴퓨터 네트워크에서 데이터 패킷을 수신하고, 목적지까지 가장 효율적인 경로를 결정하여 전송하는 장치입니다. 네트워크 계층에서 작동하며, 여러 개의 네트워크를 연결하고 데이터 중계를 수행하여 라우팅 기술을 활용하여 데이터 전송을 조율합니다. 이로써 브로드캐스트 도메인을 분리하는 역할을 수행합니다.

라우터는 라우팅 테이블을 유지하고 관리하여 네트워크 상태의 변화에 빠르게 대응하며 데이터 전송을 조정합니다. 이와 더불어, 트래픽에 우선순위를 부여하여 품질을 향상시키는 QoS(품질 보증) 기능도 제공합니다. 또한 라우터는 3계층에서 동작하는 기술인 NAT(Network Address Translation)를 실행하여 공인 IP 주소와 사설 IP 주소 간의 변환을 관리합니다.

요약하면, 라우터는 네트워크에서 데이터 패킷을 받아 효율적인 경로를 결정하여 목적지로 전송하는 역할을 하는 장치로, 네트워크 계층에서 작동하여 다양한 기능을 수행하며 네트워크 효율성과 안정성을 확보하는 핵심적인 역할을 수행합니다.