[Network][장비] Hub(허브), Bridge(브릿지), Switch(스위치), Router(라우터), Gateway(게이트웨이)란?

얼마 전 모 기업 면접에서 L2, L3 스위치에 대한 질문을 받았다.

 

 

그 질문을 받고 나서야 내가 여태 네트워크 장비들에 대해

 

막연하게만 알고 있고 어떤 역할을 하는지 등

 

정확한 개념은 모르고 있다는 것을 알았다.

 

 

그래서 이번에는 네트워크 장비들에 대한 글들을 작성하고자 한다.

 

 

시작은 여러 장비들에 대해 간단하게 알아보며,

 

OSI 7계층에 대한 글을 읽고 오면 좋다.

 

 

이번 시리즈는 아래 글들의 도움을 받았다.

 

- 나무위키 - 허브(시스템)

- 네트워크 장비(리피터, 허브, 브릿지, 스위치, 라우터, 게이트웨이) 한 번에 이해하자!

- 나무위키 - 스위치

- 네트워크 장비(스위치) L2, L3, L4와 네트워크 구성 및 아이피 할당에 대해서..1

- 네트워크 스위치 종류(L2, L3, L4, L7 개념) 정리

- 스위치 (L1, L2, L3, L4, L7 한번에 알고싶은 사람?)

- 해시넷 - 네트워크 스위치

 

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허브(Hub)란?

Hub를 영어 사전에 검색해보면 '중심지'라는 뜻이 나온다.

 

 

'물류 허브를 만들겠다', '세계 허브 공항' 등 간혹 뉴스에서 볼 수 있는

 

허브가 바로 '중심지'라는 뜻의 허브다.

 

 

그러한 뜻을 가진 만큼 '중앙 집중'이라는 뜻도 내포하고 있기 때문에

 

어떤 형태로든 중앙으로 갈수록 처리량이 급속도로 증가하며

 

(이로 인해 병목 문제 발생)

 

그만큼 요구되는 안정성도 엄격해진다.

 

 

이 때문에 만약 허브가 망가졌다면,

 

허브 아래에 있는 시스템은 허브가 복구되기 전까지 사용하지 못한다.

 

 

네트워크 허브

USB를 여러 개 꼽을 수 있는 USB 허브, 교통 허브 등

 

여러 분야에서 다양한 개념의 허브가 존재하지만

 

우리가 알아볼 허브는 '네트워크 허브'다.

 

 

보통 컴퓨터 장치에서의 허브는 

 

컴퓨터 신호를 여러 개의 다른 선으로 분산시켜 내보낼 수 있는 장치를 총칭한다.

 

출처) https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=bizblocklll&logNo=222149701305&categoryNo=16&parentCategoryNo=0&viewDate=&currentPage=1&postListTopCurrentPage=1&from=postView&userTopListOpen=true&userTopListCount=5&userTopListManageOpen=false&userTopListCurrentPage=1

 

이 중 네트워크에서 사용되는 허브는 (요즘은) 보통 이더넷 허브를 뜻하며,

 

위 사진처럼 생겼는데 구멍(포트)과 PC를 케이블을 꼽아주면 된다.

 

 

허브에 연결된 케이블 중 한 케이블로 신호가 들어오면

 

똑같은 신호를 다른 '모든' 케이블로 전달하는

 

'플로딩(flooding)'이라는 동작을 하게 된다.

 

 

예를 들어, 허브에 여러 랜 카드가 연결되어 있다고 가정하자.

 

만약 한 랜 카드에서 허브에 연결된 케이블로 신호를 보내면

 

다른 랜 카드들은 '무조건' 신호를 받아야 하며

 

신호를 받은 랜 카드들은 자신에게 온 신호인지 확인하고

 

자신에게 온 신호가 아니라면 무시한다.

 

 

이렇게만 보면 비효율적으로 생각될 수 있지만,

 

신호를 받고 싶은 랜 카드에게만 신호를 보내려면

 

어떤 포트에 어떤 랜 카드가 연결되어 있는지 기억하고 있어야 하기 때문에

 

내부에 별도의 저장장치가 필요하게 될 것이고,

 

또 저장된 내용을 읽어 어떤 포트로 신호를 내보내야 할지 결정하는 시간이 걸릴 것이며,

 

이런 동작을 하도록 추가적인 비용이 들어가기 때문에 장비 가격이 더 비싸질 것이다.

 

 

그런데 바로 그러한 역할을 하는 것이 '스위치(Switch)'이다.

 

 

예전에는 가격 문제 등의 이유로 모든 허브를 스위치로 바꾸기 어려웠지만,

 

2000년대 이후에는 순수한 허브는 사라졌고 모두 스위치로 교체되었다.

 

 

하지만 100 Gbps 이상의 초고속 전송에서는 패킷을 확인하는 오버헤드가 워낙 크기에,

 

그러한 곳에서는 아직 허브가 사용되고 있다.

 

 

또한 케이블의 전송 거리는 한계가 있기 때문에,

 

과거에는 신호를 받아 다른 선으로 전달해주는 리피터(Repeater)라는 장비를 많이 사용했다.

 

 

허브는 신호를 받아 여러 개의 포트로 전달하기 때문에

 

멀티포트 리피터(Multiport Repeater)라고 말하기도 한다.

 

 

공유기와 비슷하게 생겼지만 엄연히 다른 존재이다.

 

(공유기는 라우터의 NAT 기능과 게이트웨이 + 허브 및 네트워크 관리 도구다)

 

스위칭 허브(Switching Hub)

간혹 웹 통신 흐름 과정에서 발견할 수 있는 용어이다.

 

 

각 포트마다 10 Mbps의 속도를 할당하며,

 

사용자가 증가하더라도 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있기 때문에

 

화상 통신이나 DB를 빈번하게 접근하는 등의 경우나

 

인터넷 서버에 연결하는 허브로 사용하는 녀석이다.

 

 

브리지(Bridge)란?

출처) https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=bizblocklll&logNo=222149701305&categoryNo=16&parentCategoryNo=0&viewDate=&currentPage=1&postListTopCurrentPage=1&from=postView&userTopListOpen=true&userTopListCount=5&userTopListManageOpen=false&userTopListCurrentPage=1

 

2계층(데이터 링크 계층)에 있는 여러 개의 네트워크 Segment의 연결 기능을 제공한다.

 

 

설명만 들어도 허브나 리피터보다는 복잡한 것을 알 수 있으며,

 

들어오는 데이터 패킷을 분석하여 다른 네트워크로 전송할 수 있는지 결정한다.

 

 

또한 네트워크를 분리하는 기능이 있으며,

 

서로 다른 네트워크를 연결해주기도 한다.

 

 

리피터의 기능을 모두 갖고 있으면서 리피터보다 더 지능적이다.

 

 

스위치(Switch)란?

출처) https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=bizblocklll&logNo=222149701305&categoryNo=16&parentCategoryNo=0&viewDate=&currentPage=1&postListTopCurrentPage=1&from=postView&userTopListOpen=true&userTopListCount=5&userTopListManageOpen=false&userTopListCurrentPage=1

 

네트워크 회선과 서버 컴퓨터를 연결하는 네트워크 장비이다.

 

 

위의 허브 부분에서 잠깐 알아보았듯이,

 

스위치에 연결된 장비들의 IP와 MAC 주소를 모두 저장해 두고 있고

 

특정 장치에서 패킷이 오면 해당 패킷의 목적지를 파악하여

 

관련된 장치가 꽂힌 포트로 패킷을 보내준다.

 

 

그래서 모든 포트에 패킷을 뿌리는 허브에 비해

 

트래픽이 현저하게 줄어들어 네트워크 속도가 상당히 빨라졌지만,

 

만약 스위치도 알 수 없는 목적지를 가진 패킷을 받게 되면

 

허브처럼 모든 포트에 뿌려버리기도 한다.

 

허브 vs 스위치

출처) https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=bizblocklll&logNo=222149701305&categoryNo=16&parentCategoryNo=0&viewDate=&currentPage=1&postListTopCurrentPage=1&from=postView&userTopListOpen=true&userTopListCount=5&userTopListManageOpen=false&userTopListCurrentPage=1

 

허브는 1차선 도로와 같아서 데이터 전송량이 많아지면 속도가 느려진다.

 

라우터(Router)란?

출처) https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=bizblocklll&logNo=222149701305&categoryNo=16&parentCategoryNo=0&viewDate=&currentPage=1&postListTopCurrentPage=1&from=postView&userTopListOpen=true&userTopListCount=5&userTopListManageOpen=false&userTopListCurrentPage=1

 

3계층(네트워크 계층)에서 사용하는 네트워크 장비로,

 

스위치들을 서로 연결하여 네트워크 간 최적 라우팅 경로를 설정하고

 

설정된 경로를 따라 트래픽을 전달하는 역할을 한다.

 

 

이때의 최적 라우팅 경로는 일반적으로 가장 빠르게 통신이 가능한 경로이다.

 

 

라우터는 지금까지 알아본 장비 중 가장 똑똑한 장치인데,

 

자신에게 연결된 장치들의 주소를 갖고 있다는 점에서 스위치와 동일하나,

 

네트워크 상에 자신과 연결된 가장 가까운 라우터의 주소 또한 갖고 있다.

 

 

스위치와 다른 몇 가지를 더 살펴보자면,

 

 

(1) 라우터는 스위치보다 패킷의 주소 정보에 대해 더 많이 해석 가능하다.

 

라우터는 목적지가 없는 패킷을 전달받으면,

 

연결된 모든 장비에 뿌리는 허브나 스위치와는 달리

 

자신과 연결된 가장 가까운 라우터의 주소(Default Gateway)로 보낸다.

 

 

(2) 라우터는 스위치와 달리 패킷의 출발지 주소를 알 수 있다.

 

즉, 패킷이 내부 네트워크에서 온 것인지, 외부 네트워크에서 온 것인지 구분이 가능하다.

 

 

이러한 라우터들의 집합 통해 '인터넷'이 가능하게 되는 것이다.

 

 

게이트웨이(Gateway)란?

출처) https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=bizblocklll&logNo=222149701305&categoryNo=16&parentCategoryNo=0&viewDate=&currentPage=1&postListTopCurrentPage=1&from=postView&userTopListOpen=true&userTopListCount=5&userTopListManageOpen=false&userTopListCurrentPage=1

 

OSI 모델의 모든 계층을 포함하여 동작하는 장비이다.

 

 

두 개의 완전히 다른 네트워크 사이의 데이터 형식을 변환하는 장치로,

 

프로토콜 구조가 다른 네트워크 환경들을 연결할 수 있는 기능을 제공하는

 

상당히 똑똑하고 고차원적인 장비이다.

 

 

하지만 그런 만큼 비싸고 사용법이 어려우며,

 

여러 계층의 프로토콜 변환 기능을 수행함으로

 

네트워크 내 병목 현상을 일으키는 지점이 되기도 한다.

 

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다음 글에서는 본격적으로 스위치에 대해 알아본다.

 

 

끝!