스위치허브와 그냥허브(더미허브)의 차이...펌

스위치와 허브의 차이점과 설명!

IT/System | 2009/02/12 01:51 | Posted by 간지너구리

허브란?

허브를 사전에서 찾아보면 ‘중심축’이라는 뜻을 가지고 있습니다. 자전거 바퀴를 연상해보면 바퀴살들이 중심축을 향하여 모여 있습니다. 네트워크에서의 허브도 같은 기능을 합니다. 중심축에 놓여 여러 컴퓨터들을 연결해주는 역할을 합니다.

 

허브의 역할은 UTP 랜 케이블을 이용하여 가까운 거리에 있는 컴퓨터들을 연결시켜 주는 네트워크 장비입니다. 허브는 이와 더불어 감쇠된 신호를 증폭하여 주는 역할도 겸하고 있습니다. 일반적인 UTP 케이블의 경우 케이블 길이가 100M를 넘게되면 신호의 감쇠현상이 발생합니다. 두 컴퓨터 사이의 거리가 100M를 넘게 된 경우 중간지점에 허브를 하나 설치하게 되면 네트워크 연결이 가능합니다.

 

<인접한 컴퓨터들은 허브를 통해 서로 연결된다.>

 

통상적으로 허브는 더미 허브와 스위치 허브로 나누어집니다. 다음에 설명되는 내용은 더미허브(일반적으로 허브라 칭한다)와 스위치허브(스위치라고도 한다.)의 차이점에 대한 설명입니다.

 

●허브VS스위치

 

허브의 작동원리

 

허브와 스위치의 가장 큰 차이점은 각각의 포트에 연결된 컴퓨터나 네트워크 장비의 MAC 주소를 알고 있느냐 없느냐에 있습니다. 허브의 경우에는 단순히 중계기 역할을 합니다. 아래 그림과 같이 허브에 4대의 컴퓨터가 연결되어 있고 컴퓨터 B가 컴퓨터 C로 신호를 보내면 그 신호는 허브에 연결된 모든 컴퓨터로 전송됩니다. 즉 모든 신호를 브로드캐스트한다는 말이지요. 

 

 

<허브는 들어오는 신호의 송신지와 수신지를 구별하지 못해 허브를 통해 연결된 모든 컴퓨터에게 신호를 전달한다.>

 만약 10M의 대역폭을 가진 허브에 컴퓨터가 5대 연결되어 있다면 각 포트에 할당되는 대역폭은 10/5, 즉 2M입니다.

 

허브의 내부 구조

라우터를 설명하면서 고속도로를 예를 들었는데요. 허브와 스위치를 고속도로에 비교할 경우 허브는 왕복 1차선도로라고 생각하면 됩니다. 동시에 같은 길에 자동차가 진입하면 사고가 나지요. 당연히 허브에서도 동시에 신호가 오가면 충돌이 생기게 됩니다. 따라서 한쪽 신호가 지나간 후에 다른 포트에서 신호를 보내게 되어 있습니다.

 

 

 

스위치의 작동 원리

하지만 스위치의 경우는 다릅니다. 스위치에는 내부에 메모리를 가지고 있어 각 포트에 연결되어 있는 컴퓨터들의 MAC 주소들이 여기에 기록되어 있습니다. 즉, 컴퓨터 A가 D로 신호를 보내면 그 신호는 컴퓨터 D로만 전달되고 다른 컴퓨터에는 신호를 보내지 않습니다. 

 

 

<스위치는 각 포트에 연결된 컴퓨터들의 MAC 주소를 자신의 메모리에 기억하여 둔다.  즉, 송신지와 수신지의 주소를 구분하여 해당 목적지로만 신호를 전달한다.>

 

※ 잠깐만! - MAC 주소

“그래! 사랑은 움직이는거야!!!” 하지만 MAC 주소는 움직이지 않습니다. 우리가 네트워크에서 사용하는 주소에는 크게 물리적인 주소와 논리적인 주소가 있습니다.(국어시간 같군요^^)

물리적인 주소는 하드웨에 자체에 부여된 주소이며 논리적인 주소는 IP 주소나 IPX 주소와 같이 항상 변할 수 있는, 사용자가 부여한 주소입니다.

MAC 주소 역시 IP 주소와 같이 전세계에서 중복되지 않는 유일한 것이어야 하며 네트워크 장비가 생산될 때부터 부여되어 그 장비가 고철덩어리가 될 때까지 항상 동일한 MAC 주소를 가지고 있습니다.

MAC 주소는 48 비트 구조로 되어 있으며 이 중 앞의 16비트는 장비를 생산하는 회사를 뜻하고 뒷부분은 장비를 생산한 회사에서 임의로 부여한 주소입니다. 즉, MAC 주소를 알면 랜 카드와 같은 네트워크 장비가 어느 회사에서 만든 것인지를 알 수 있습니다.

자신의 랜카드 MAC 주소는 Windows 98/Me의 경우 [시작] > [실행] 메뉴에서 ‘winipcfg’를 입력하면 확인이 가능합니다.

 

다시 말해 10M짜리 스위치라면 각 포트에 연결된 컴퓨터들은 10M의 속도를 보장 받으면서 통신을 할 수 있다는 것입니다.

 

스위치의 내부 구조

허브와 스위치의 차이는 메모리뿐만 아니라 내부 구조에서도 나타납니다. 허브의 경우 내부 연결 통로(버스)를 공유하는 방식입니다. 하지만 스위치의 경우 각 포트별로 상대 포트로 향하는 독립적인 통로(버스)를 가지고 있습니다. 허브의 경우 버스를 공유하다 보니 서로 충돌이 발생하게 되고 충돌이 발생하면 해당 컴퓨터는 다시 통신을 시도해야 하지만 스위치의 경우 다른 포트의 통신 유무에 상관없이 통신을 할 수 있습니다. 이렇다 보니 허브보다는 스위치가 가격이 비싸고 성능 또한 우수합니다.

             

과거에는 스위치의 가격이 상당히 비싸서 허브을 이용하여 네트워크를 많이 구축 했습니다. 그러나 지금은 스위치의 가격이 많이 하락되어 웬만한 네트워크에서는 허브대신 스위치를 사용하고 있습니다.

 

 

 

스위칭 HUB와 브릿지, 리피터HUB 계층분류에 의한 비교

프로토콜
 기    기
  내        용
 
(제2층)
데이터
링크층
 스위칭
HUB
 ①Ethernet 스위치의 경우, 10Mbps 대역을 한 대의 PC가 독점해서 쓸수 있다.
②접속하고 싶은 LAN세그먼트나 PC를 지정할 수 있다.(브릿지에서는 불가능)
  이때 스위칭HUB내의 어드레스 테이블을 이용하여 패킷의 착신어드레스를 지정.
③가상LAN 기능을 이용하여 제어 콘솔 데스크 등에서 grouping을 유연하게 해
   주거나 그룹 멤버의 변경을 용이하게 해준다.
 
브릿지
 ①데이터링크층에서 LAN 세그먼트끼리 서로 접속시킨다.
②다른 LAN세그먼트에 보낼 필요가 없는 패킷을 보내지 않게 하고(스위칭HUB도
   마찬가지),패킷 헤더속의 착신어드레스를 읽어 중계할지 여부를 판단한다.
③②의 기능으로 네트워크 트래픽을 줄여 통신 효율을 향상시킬 수 있다.
 
(제1층)
물리층
 리피터
(리피터HUB)
 ①물리층에서 LAN의 전송거리를 연장(중계)하는 장치
②LAN이 연장되어도 파형이 찌그러져 오류가 생긴 데이터가 보내지지 않도록
   파형을 증폭하여 재생하는 장치
③10BASE-T의 HUB는 리피터 세트라 불릴 정도로 리피터 기능도 겸비하기 때문에
   리피터HUB라 불린다. 리피터 HUB를 다단접속하여 전송거리를 연장시킬 수
   있기 때문에 리피터 대신 쓸 수 있다.
 

 

중계기 허브(반이중,즉 더미허브)와 스위칭허브(전이중)의 비교

 

(구  분)
 @ 중계기 허브(Shared Ethernet)
 @ 스위칭 허브(Switched Ethernet)
 
(통신방식)
  @ 중계기 허브(Shared Ethernet)
    >반이중 방식(Half Duplex):10BASE-T 2쌍4선
     송신시 10Mbps,수신시 10Mbps의 데이터를
     전송할 수 있으며 송수신을 동시에 전송할
     경우 충돌(Collision)이 발생한다.

@ 스위칭 허브(Switched Ethernet)
    >전이중 방식(Full Deplex):10BASE-T 2쌍4선
     한쪽의 1쌍에 의한 수신과 다른 1쌍에 의한
     송신을 동시에 한다.
     따라서 속도는 10Mbps×2=20Mbps
 
충      돌
  @ 중계기 허브(Shared Ethernet)
     >원래의 이더넷(10BASE5)표준은 반이중방식
       으로 충돌을 전제로 하고 있다.
       따라서 CSMA/CD방식은 동작한다.

@ 스위칭 허브(Switched Ethernet)
    >터미널끼리는 각각 점대점으로 접속되어
     있기 때문에 충돌은 발생하지 않는다.
     따라서 CSMA.CD 방식어도 케리어 검출과
     충돌 검출은 불필요하다.
 
회선속도
  @ 중계기 허브(Shared Ethernet)
    >접속된 모든 터미널(n대)에서 전송속도를
     공유하고 있기 때문에 회선 속도를 내기가
     힘들다. (10BASE-T의 경우, 터미널당 평균
     10Mbps÷n정도가 된다)

  @ 스위칭 허브(Switched Ethernet)
    >터미널과 터미널이 스위치에 의해 전용해서
     접속되어 있기 때문에 회선 속도에서의 통신
     이 가능 (BASE-T일 경우, 터미널당 10Mbps
     를 최대한 이용할 수 있다)
 
지      연
 @ 중계기 허브(Shared Ethernet)
     >매체 공유형이기 때문에 데이터 송신의 지연
      은 크다.

@ 스위칭 허브(Switched Ethernet)
   >대역을 전용해 사용할 수 있기 때문에 영상
     등의 낮은 지연을 요구하는 멀티미디어 어플
     리케이션 등에도 적합하다.
 
* Ethernet Frame Format

        8byte       6byte  6byte  2byte  46~1500byte       4byte
  PA (Preamble)         DA            SA         TYPE       송신 데이터          FCS
         (송신지주소)  (수신지주소)

 

# 더미허브(HDX)와 스위칭허브(FDX) 비교                                        
 * Half Duplex와 Full Duplex의 차이점

 
         

  * Half Duplex로 설정한 경우 데이터 흐름

  

 Dummy Hub로 내부 LAN을 구성한 형태 : 위의 그림처럼 데이터의 흐름이 하나의 Hub Port에서 데이터가
    전송될 경우 나머지 클라이언트(PC)들은 대기상태에 놓이게 되므로 전송속도 기대할 수 없게 된다.
 

  * Full Duplex로 설정한 경우 데이터 흐름

 

 허브와 허브간은 Full Duplex(전이중방식)  Main Hub를 Switching Hub로 사용하고 나머지 허브는 Dummy Hub로 구성한 형태이다. 이 경우 Repeater Hub와 Main Switch간은 Half Duplex이며 Main Switch와 서버,라우터간은 Full Duplex 전송방식이다.

 * Shanred Segments방식과 Dedicated Segment방식 비교
     - Shared Segments
            
 
       - Dedicated Senmants
 
             

- 이 경우의 전송속도는 각 클라이언트(PC)간 10/100Mbps로 통신할 수 있다.
 

  -이 경우의 전송속도는 Switch 속도(10/100Mbps)를
   각 클라이언트들이 공유해서 사용하며 10/100Mbps ÷n이다.