[혼자 공부하는 네트워크] 허브

안녕하세요! 제이덥입니다. 지난 주부터 "혼자 공부하는 네트워크" 도서를 통해 네트워크에 대해 학습하고, 공부한 내용을 공유드리고 있습니다. 이번 섹션에서는 “허브”에 대해 다룹니다. 지금까지 공부한 네트워크에서 나누어 떨어지는 부분이 없고, 상세하게 정리해야할 부분이 많았는데, 이번 섹션은 그렇지 않습니다. 명확한 구분이 되는 지점이 있고, 비교적 구조화해서 정리하기 쉬웠던 것 같네요. 그럼 함께 들어가보시죠.
*포스팅에 활용한 도서는 제가 직접 구매하여 작성한 글이며, 혼공단 11기 활동의 일환으로 학습 내용을 공유하고자 합니다. 도서와 활동에 대한 자세한 내용은 아래 Reference에서 확인하실 수 있습니다.

1️⃣ 주소 개념이 없는 물리 계층

• 주소 개념은 어디에?
  • 물리 계층 :
    • 주소 개념이 존재하지 않는다 →호스트 - 통신 매체의 송수신만 일어남 → 정보에 대한 어떠한 조작과정이 없고 판단하지 않음 → 정보를 받고 보내는 역할
  • 데이터 링크 계층
    • 주소 개념이 있는 공간으로 MAC주소를 인식함.
    • 송수신지의 정보를 담고 있기 때문에 올바른 주소로 전달되었는지, 올바른 정보가 전달되었는지 판단을 함

 

2️⃣ 허브

ChatGPT로 생성한 허브사진

• 허브(hub)
  • 정의 : 물리 계층에 있는 네트워크 장치로 여러개의 호스트를 연결하는 장치
  • alias : 리피터 허브(repeater hub)
    • 💡 리피터란(reapeater)? 전송 거리가 길어질수록 신호가 감소하거나 왜곡이 일어날 수 있는데, 이를 방지하기 위해서 전기신호만 증폭해주는 것. 대부분의 허브가 이러한 증폭 기능을 가지고 있음
  • 종류 : 이더넷 허브(이더넷 네트워크 허브) 등
• 허브의 특징
  1. 전달받은 신호는 다른 모든 포트로 다시 내보냄
     • 판단/조작 없이 송신지를 제외한 포트로 다시 내보냄
  2. 반이중 모드로 통신 ⭐⭐⭐
     • 동시에 송수신이 불가능한 반이중 모드로 통신
     • 반이중 모드(half duplex) : 송신 또는 수신이 완료되어야 수신 또는 송신을 할 수 있는 한 번에 한 방향의 통신만 가능한 모드
     • 전이중 모드(full duplex) : 송수신을 양방향으로 할 수 있는 통신 방식
• 콜리전 도메인
  • 허브에서는 반이중 모드로 통신을 하게되는데, 이러한 특징으로 한번에 두가지 통신이 불가능 ⇒ 동시에 허브에 신호를 송신하게되면 충돌/콜리전(collision)이 발생
  • 콜리전 도메인(collision domain) : 허브에 연결되어 충돌이 발생할 수 있는 모든 호스트들을 말함
  • 허브에 호스트가 많을 수록 충돌 확률이 올라감 → 콜리전 도메인이 작을수록 좋음
  • 충돌 문제 해결 방법 : CSMA/CD, 스위치 사용

 

3️⃣ CSMA/CD

• CSMA/CD
  • 충돌의 근본적 이유 : 반이중 모드 통신
  • CSMA/CD의 정의(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection): 충돌 문제를 해결하기 위한 프로토콜로 반이중 이더넷 네트워크에서 충돌을 방지하는 대표적인 프로토콜
  • 프로토콜 철차 :
    1. CS(Carrier Sense) / 캐리어 감지: 메시지를 보내기 전 전송 중이 있는 것인지 확인 → 네트워크 사용 가능 여부 확인
    2. MA(Multiple Access) / 다중 접근: 복수의 호스트가 이더넷에 접근하려는 상황
    3. CD(Collision Detection) / 충돌 검출: 충돌이 발생하여 이를 검출하고, 잼 신호를 통해 충돌이 발생했음을 알리고, 임의의 시 동안 기다린뒤 재전송

Reference :

• 혼자 공부하는 네트워크
• 혼공학습단 12기 활동
• 혼자 공부하는 네트워크 GitHub
• 혼자 공부하는 네트워크 Youtube 강의