[네트워크] 네트워크 장비(리피터, 허브, 브리지, 스위치, 라우터)

네트워크 장비란?

네트워크를 구성하는 노드와 노드, 노드와 네트워크, 네트워크와 네트워크 간에, 연결을 이루게 하는 장비를 지칭

계층별 네트워크 장비

 

 

 

1계층 네트워크 장비(물리 계층): 리피터, 허브

- 리피터(Repeater): 디지털 신호를 증폭시켜 주는 역할을 하며, 신호가 약해지지 않고 컴퓨터로 수신되도록 하는 장비

▷ 전기 신호를 정형(일그러진 전기 신호를 복원)

▷ 리피터는 1:1 통신만 가능

▷ 두 장치의 사이가 멀수록, 전달되는 신호의 세기는 약해지기 때문에 중간에 리피터를 넣으면 약해진 신호가 증폭됨

▷ 요즘 네트워크 장비들은 리피터 기능을 지원해서 리피터 단독으로 쓸 필요가 없어짐

리피터

 

 

- 허브(Hub): 여러 대의 컴퓨터를 연결하여 네트워크로 보내거나, 하나의 네트워크로 수신된 정보를 여러 대의 컴퓨터로 송신하기 위한 장비

 ▷ 랜 구성 시 한 사무실이나 근접한 거리에 있는 장비들을 케이블을 통해 연결하는 장치

  ⚫ 랜 카드(LAN Card): 0과 1의 비트를 전기 신호(디지털 신호)로 변환하여 밖으로 내보내는 출발점 역할을 함

  ⚫ 케이블: 랜 카드에서 내보내는 전기 신호를 컴퓨터, 서버, 라우터 및 다른 네트워크 장치 간에 전달하는 역할을 함

 ▷ 리피터와 마찬가지로 전기 신호를 정형하고 증폭하는 기능을 지원

 ▷ 포트(실제로 통신하는 통로)를 여러 개 가지고 있는 ‘리피터 허브’라고도 불림

 ▷ 포트를 여러 개 가지고 있어 컴퓨터 여러 대와도 통신할 수 있음

 ▷ 특정 포트로만 데이터를 전송해야하지만 모든 포트에 데이터를 전송한다는 단점이 존재함

 ⚫ 예를 들어, 허브에 컴퓨터 5대가 연결되어 있다면 컴퓨터 1이 컴퓨터 2로만 데이터를 전송한다고 해도, 다른 컴퓨터 3대에도 불필요한 데이터가 전송된다는 뜻

 ⚫ 과도한 트래픽과 충돌 발생

 ⚫ 스스로 판단하지 않고 전기 신호를 모든 포트로 보내서 ‘더미 허브’라는 이름으로 불리기도 함

허브

 

 

■ 2계층 네트워크 장비(데이터링크 계층): 브리지, 스위치

- 브리지: 두 개의 근거리 통신망(LAN)을 서로 연결해주는 통신망 연결 장치

 ▷ LAN(Local Area Network): 동일한 물리적 공간에 존재하는 장치들의 네트워크, 라우터 및 스위치와 같은 커넥터를 사용하여 물리적으로 서로 가까운 디바이스를 연결함

 ▷ 스위치보다 저렴함

 ▷ 스위치보다 많이 사용되지 않음

 ▷ 소프트웨어적으로 프레임을 처리하여 스위치보다 속도가 느림

 ▷ 각 포트에 대해서 같은 속도를 지원

 ▷ 2-3개의 포트를 지원

 ▷ Store-and-forward 방식만 사용

 

브리지

 

 

- 스위치: 출발지에서 들어온 프레임을 목적지 MAC 주소 기반으로 빠르게 전송시키는 데이터링크 계층의 통신 장치

 ▷ 스스로 판단하지 않고 전기 신호를 모든 포트로 보낸다는 ‘더미 허브’를 보완한 것이 바로 ‘스위치’임

 ▷ 허브와 비슷한 역할을 수행하기 때문에 ‘스위칭 허브’라고 불리기도 함

 ▷ 브리지보다 비쌈

 ▷ 요즘은 스위치를 더 많이 사용함

 ▷ 하드웨어적으로 프레임을 처리하여 브리지에 비해 훨씬 빠름

 ▷ 포트별로 서로 다른 속도를 연결해줄 수 있는 기능을 제공

 ▷ 몇 십 또는 몇 백 개의 포트를 지원할 수 있음

 ▷ Cut-through or Store-and-forward 방식을 사용함

스위치

 

 

▷ Store-and-forward: 포트로 프레임이 들어오면 전부 받아들인 후 처리를 시작함. 이후 제대로 들어왔는지, 에러는 없는지, 주소는 어떻게 되는지 등을 파악함. 에러가 발생했을 경우, 그 프레임을 버리고 재전송을 요구함. 이처럼 에러 복구 능력이 뛰어남.

▷ Cut-through: 포트로 들어오는 프레임의 목적지 주소만 보고 바로 전송 처리를 시작하는 방식임. 목적지 주소인 처음 48비트만을 보고 바로 목적지로 전송함. 이처럼 에러를 찾아내기 어렵기 때문에 에러 복구 능력 면에서는 약점을 가지고 있음.

 

브리지와 스위치 비교

	브리지(Bridge)	스위치(Switch)
처리 방식	소프트웨어 기반	하드웨어 기반
속도	속도가 상대적으로 느림	속도가 상대적으로 빠름
포트별 속도	포트별 같은 속도 지원	포트별 다른 속도 지원
포트 수	2-3개	몇 십-몇 백 개
전송 방식	Store-and-forward 방식	Cut-through, Store-and-forward 방식

 

 

 

■ 3계층 네트워크 장비(네트워크 계층): 라우터, L3 스위치, 공유기

- 라우터: LAN과 LAN을 연결하거나 LAN과 WAN을 연결하기 위한 인터넷 네트워킹 장비

 ▷ WAN(Wide Area Network): 광역 네트워크, 넓은 지역에서 디바이스가 통신할 수 있도록 장거리에 걸쳐 여러 LAN을 연결하는 네트워크

 ▷ 패킷의 목적지 주소를 확인하고, 목적지와 연결되는 인터페이스로 전송하는 역할

  ⚫ 이러한 라우터의 기능을 ‘라우팅’이라고 함

  ⚫ 예를 들어, 라우터를 항공 교통 관제사이고, 데이터 패킷을 다른 공항(목적지 IP)으로 향하는 비행기라 함

  ⚫ 각 비행기가 고유한 목적지를 가지고 있고, 고유한 경로를 따르는 것처럼 각 패킷도 최대한 효율적으로 목적지로 안내되어야 함

  ⚫ 라우터는 패킷을 효과적으로 전달하기 위해 다양한 네트워크 대상에 대한 경로 목록인 라우팅 테이블을 사용함

  ⚫ ‘라우팅 테이블’이란, 목적지 네트워크 및 목적지 네트워크와 연결되는 인터페이스를 기록한 데이터베이스

라우터

 

 

- L3 스위치: 2계층의 스위치 기능과 3계층의 라우터 기능을 갖춘 장비로, MAC 주소와 IP 주소까지 알 수 있음

▷ MAC 주소란, 네트워크에서 장치를 식별하는 고유한 하드웨어 주소

▷ IP 주소는 인터넷에서 데이터 패킷을 전송하기 위한 프로토콜 중 하나로, 각각의 컴퓨터가 인터넷에 접속하기 위해 부여받은 고유한 주소임

 

L3 스위치

 

 

 

- 공유기: 하나의 공인 IP를 사용하여 여러 개의 기기가 인터넷을 사용하기 위해 사용되는 네트워크 기기

 ▷ 집이나 학교에서 많이 사용됨

 ▷ 통신사와 회선 계약을 하면 공인 IP가 할당된 인터넷 케이블을 하나 받는데, 여러 개의 기기를 사용하려면 계약을 여러 번 해서 많은 수의 케이블을 할당받아 돈이 많이 들게 됨

 ▷ 이때, 공유기를 사용하면 하나의 공인 IP로 다수의 기기를 연결할 수 있어 경제적임

 

 

공유기

 

공유기의 사용

 

 

■ 4계층 이상의 네트워크 장비

- 게이트웨이(Gateway): 한 네트워크에서 다른 네트워크로 이동하기 위해 거쳐야 하는 지점

 ▷ 게이트웨이는 다른 언어를 사용하는 두 사람 사이에 통역사나 번역기와 비슷함

 ▷ 기계, 장비가 아닌 인터넷 방향으로 나갈 때 찾아가야 할 IP 주소

 ▷ 집 컴퓨터에서 인터넷에 접속하려는 경우 아래 그림과 같은 경로를 따라감

 ▷ 공유기와 인터넷 제공 회사의 라우터는 이전 단계에서 다음 단계로 넘어갈 대의 게이트웨이의 역할을 담당함

  ⚫ 인터넷에 접속하기 위해서는 수많은 게이트웨이를 거쳐야 함

  ⚫ 이때, 거치는 게이트웨이의 수를 ‘홉 수(hop count)’라고 함

 

게이트웨이

 

 

 

참고

https://computer-science-student.tistory.com/141

네트워크 - OSI 7계층(Layer)

https://jettstream.tistory.com/38

물리 계층(Physical Layer)에서 동작하는 리피터(Repeater)와 허브(Hub)에 대해서

 

https://bruders.tistory.com/115

물리 계층의 장비: 리피터와 허브

 

 

https://haon.blog/haon/network/physical-data-link/

OSI 7계층의 물리, 데이터 링크 계층(1~2계층)

 

https://blog.naver.com/devks0228/221807328669

10. 리피터와 허브의 구조

 

https://nordvpn.com/ko/blog/lan/?srsltid=AfmBOoqiEOh2BzaLdmwrbFzxgio5DbAmBKA2j1fpFp78Y-YN4_dv2u2T

LAN이란? 근거리 통신망 이해하기

 

https://www.cloudflare.com/ko-kr/learning/network-layer/what-is-a-router/

 

 

https://siahn95.tistory.com/161

[Network][장비] L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7 스위치란?

 

https://m.blog.naver.com/sknbiz070/223078079241

MAC Address (주소)와 IP 주소의 차이점은 무엇인가?

 

https://ithub.tistory.com/260

공유기(Router)의 개념