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[Network] 허브와 스위치

3줄 요약
허브는 물리 계층 장비로 단순히 수신된 데이터를 모든 포트에 전송
스위치는 데이터 링크 계층 장비로 MAC 주소 기반으로 포트 지정 전송 가능
스위치는 충돌 방지와 VLAN 등 고급 기능을 제공하며 효율적인 통신을 가능하게 함

💻 컴퓨터 네트워크 시리즈

이 시리즈는 『혼자 공부하는 네트워크』 (강민철 저)
+ 인프런 강의를 기반으로 개인적으로 복습 및 정리한 기록입니다.


📌 허브 (Hub)

hub 출처: Chapter 02 물리계층 (2)

📎 정의

  • 물리 계층의 대표적인 장비 (Layer 1)
  • 여러 대의 호스트를 연결하는 장치 (리피터 허브, 이더넷 허브 등)

📎 특징

  1. 모든 포트로 정보 전송
    • MAC 주소 개념 없음 → 받은 정보는 판단 없이 전 포트로 전송
      → 데이터 링크 계층에서 패킷의 MAC 주소를 확인하고 관련이 없다면 폐기
    • 불필요한 트래픽 증가
  2. 반이중 통신 (Half-Duplex)
    • 송수신을 번갈아 수행 (무전기처럼)
    • 1차선 도로처럼 송수신 중 하나만 가능
    • cf) 전이중 통신(Full-Duplex: 전화기처럼)과 대비됨

🔃 충돌(Collision)

  • 허브에 연결된 호스트가 동시에 송신 → 충돌 발생
  • 콜리전 도메인: 충돌이 발생할 수 있는 영역
  • 콜리전 도메인이 크면 충돌 확률 증가 → 성능 저하

🔧 해결책

  • CSMA/CD: 충돌 감지 후 재전송을 위한 이더넷 프로토콜
  • 스위치 등 상위 계층 장비 사용 → 충돌 방지

💡 참고: 리피터(Repeater)

repeater 출처: Chapter 02 물리계층 (2)

  • 허브와 유사한 물리 계층 장비
  • 신호 증폭을 통해 거리 확장 가능

📌 스위치 (Switch)

📎 정의

  • 데이터 링크 계층 장비 (Layer 2) → L2 스위치
  • MAC 주소 기반으로 프레임을 목적지 포트에만 전송
  • 전이중 통신 지원 → 충돌 방지

📎 주요 기능

  1. MAC 주소 학습 (Learning)
    • 프레임 내 송신 MAC 주소와 포트를 기억
    • 목적지 MAC 주소가 등록된 포트로만 전송 (필터링 & 포워딩)
  2. 에이징 (Aging)
    • 일정 시간 동안 활동 없는 MAC 주소는 테이블에서 삭제
  3. VLAN (Virtual LAN)
    • 가상의 LAN을 구성하여 트래픽 분리 및 보안 강화
    • 브로드캐스트 도메인을 논리적으로 분할

🔍 MAC 주소 테이블

  • 포트 ↔ MAC 주소 간의 연관 정보를 저장
  • 플러딩: 목적지 주소 미확인 시 모든 포트로 전송
  • 학습된 후에는 특정 포트로만 전달 → 효율 향상

🌐 VLAN 유형

  • 포트 기반 VLAN: 포트 번호로 VLAN 구분
  • MAC 기반 VLAN: MAC 주소로 VLAN 구분

💡 참고: 브리지(Bridge)

  • 스위치와 유사한 데이터 링크 계층 장비
  • 네트워크 세그먼트 구분, 충돌 도메인 분리
  • 최근에는 스위치가 주로 사용됨

✅ 마무리 정리

  • 허브: 단순 전기적 중계 장비, 반이중, 충돌 발생률 높음
  • 스위치: 지능형 장비, 전이중 통신, 충돌 도메인 분리, VLAN 등 고급 기능 탑재

네트워크 환경에서는 허브보다 스위치가 훨씬 더 효율적이며 안정적인 구조를 제공


📚 참고 자료


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