허브는 뭐하는 놈인고??

본 자료는 제가 2000년 초반에 네트워크 공부하면서 정리해둔 자료를 옮겨 적은 자료입니다.

강좌식으로 작성한 것이라 말이 짧더라도 양해를 부탁드립니다.

허브가 생긴 모양은 위의 그림처럼 생겼다.

그러면 허브를 통해 컴퓨터를 여러대 연결하고 TCP/IP소프트웨어를 깔고 각각의 IP주소를 설정하고 나면 각 단말간에 통신이 잘 된다..

그럼 여기서 허브가 도대체 어떤 기능을 하길래 통신이 서로간에 되는 것일까?

한마디로 말하면 허브를 하는 기능이 없는 깡통이나 마찬가지다.

단순히 하는 기능이라곤 컴퓨터에 연결된 UTP케이블을 최대 100m까지 신호전송이 가능하게 하는 기능과 약해진 신호를 재생해주는 repeater기능을 하는 아주 단순한 장비이다.

그림을 오른쪽처럼 논리적으로 그려서 표현하면.....

하나의 케이블에 여려대의 컴퓨터가 연결되어 통신을 하려고 한다는 것이다....

컴퓨터가 2대만 있으면 아무런 걱정이 없을 것이다. 그러나 불행히도 많은 컴퓨터들이 하나의 케이블을 이용하여 통신을 하려고 한다.

마치 자동차에 비유를 하자면 1차선 도로에 자동차 4대가 A → B까지 가려고 한다거나 A → D로 가려고 할 때 1차선 도로이므로 도로에 차량이 지나가서는 안된다.

즉 자동차가 아무것도 도로를 다니지 않는다는 것을 항상 감시하고 있어야 한다는 것이다.

아무런 차량이 지나가지 않아서 A자동차와 D자동차가 동시에 출발했다면 중간에서 충돌(collision)이 발생할 것이다.

이와같이 1차선 도로에 자동차가 충돌없이 잘 지나다니도록 하는 기법이 통신에서 CSMA/CD기법이라고 하는 것이다.

CSMA/CD는 Carrier Sense Multiple Access with / Collision Detection의 약자로 현재 가장 많이 보급되고 있는 LAN의 액세스 방식이다.

다시 한번 말하지만 허브는 하는 기능이라곤 선을 연결해주는 기능외에는 없다. 실제로 모든 기능은 컴퓨터상의 LAN카드가 다 알아서 동작하는 것이라고 봐도 무방하다.

여기서 여러분들이 아셔야 할 가장 중요한 특징은 이더넷방식의 LAN은 물리적인 회선 1개에 논리적인 회선이 몇 개???

논리적인 회선이 1개라는 것이다.

전용회선 T1이나 E1방식은 물리적인 회선 1개에 논리적인 회선이 24개 채널 또는 30채널이나 된다...

채널이 많다는 이야기는 장비가격이 비싸다는 이야기로 통한다.....

여러분들이 사용하는 LAN카드 한 개 가격이 얼마???? 엄청나게 싸다는 것을 알 수 있을 것이다.

허브도 엄청나게 싸다... 요놈도 하는 기능이 단순하니까!!!!!!

실제로 이더넷 프레임이 A → B로 전송이 되는 과정중에 다른 단말이 통신을 시도하면 전기적인 신호가 서로 간섭되어 충돌이 발생하여 이상전압이 발생하게 된다.

통신을 하는 놈들은 바로 LAN카드와 LAN카드들이라는 것이다.

LAN카드에 보면 케이블이 정상적으로 연결되면 LED가 깜빡깜빡하는 것을 보게된다... 이것 뭐하느라고??? 바로 케이블상에 데이터가 흘러다니는지 감시하느라고 항상 깜박이는 것이라구....

위의 그림처럼 동시에 전송하게 되면 허브에 연결된 모든 단말에 다 영향을 미치게 된다. 왜냐구?? 허브에 물린 모든 단말들은 1개의 케이블상에 여러대의 단말들이 줄줄 물려있는 꼴이니까~~~~

그래서 동시에 데이터 전송을 하게되는 단말은 몇대?? 2대일까?3대일까??

정답 하나의 단말 (이유는 1차선 도로로 동시에 지나갈 수 있는 자동차는 1대인 것이나 마찬가지)

단말A가 데이터를 전송할 것이 100개이고 단말B가 전송할 데이터가 50개이고 단말 C가 전송할 데이터가 40대라고 가정한다면 여기서 단말 A가 하나의 데이터를 전송하고 나서 연속적으로 데이터를 전송한다???

우선 아니다. 그러면 다른 놈들이 불평하잖아... 다른 놈들도 공정하게 기회를 줘야쥐...

공평하게 기회를 줄려고 하니까 일정시간동안 대기를 한 후에 케이블상에 데이터가 흘러다니지 않다는 것을 알고서 전송을 시도한다는 것이고 여기서 다행히 다른 놈들이 전송을 안하게 되면 이상없이 계속해서 데이터 전송을 하게 된다는 것이쥐....

그럼 단말들이 주렁주렁 30대 50대정도 허브에 달려있다면 어떻게 되겠어???

데이터 날리려고 시도하는 단말들이 많어질 것이고 충돌(collision)이 발생할 확률이 많이지게 되는 것이지....

충돌이 발생하면 대기하는 시간이 길어지게 되고 계속해서 충돌이 발생하면 데이터통신이 힘들어지게 되고 왜 이렇게 인터넷이 느려지는 것이야!!! 증말 짜증난다는 소리를 하게 되는 것이라구.....

아하 그래서 허브는 Collision Domain이 하나라고 하는 것이구나~~~~~

10Mbps전송속도를 가진 이더넷에서 최대로 연장가능한 케이블 길이는 약 2500m정도 이다.

너무 길면 충돌이 발생했을지라도 전기적인 신호가 약해 전달이 안되 멀리있는 단말은 충돌감지를 못해 데이터 전송을 시도할 것이고 또 충돌이 발생하게 되어 제대로 된 통신은 불가능하게될 것이다.

그러면 broadcast domain이라는 것은 뭐나구???

하나의 케이블에 여러대의 단말들이 주렁주렁 달려 있으니까 기왕에 보내는 것 모든 단말들이 다 받으라는 데이터 패킷을 전송하면 얼마나 좋겠어....

그래서 모든 단말들이 다 받으라고 날리는 패킷을 broadcast 패킷이라고 하는 것이야.....

그럼 이것 많이 날리면 지장은 없나???

당연히 지장이 많지...

왜냐하면 이 패킷이 발생하면 LAN카드가 하는 기능이 약간 더 수고를 해야 하거든....

그래서 컴퓨터 CPU를 인터럽드해서 컴퓨터에 일을 시키는 것이지 ....

다행히 내가 받을 패킷이면 다행이지만 내가 받을 패킷도 아닌데 받아서 쓸데없이 일을 더해봐...

얼마나 짜증나겠어....

그럼 이런 허브가 가진 통신방식을 개선하고자 나온 것이 바로 브릿지라고 하는 장비야..

바로 충돌영역을 나누는 장비지...

이것은 다음에 설명할 것임....

 

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일반적으로 한 충돌 도메인에 30대 정도의 노드가 접속되면 이더넷의 성능이 떨어진다고 하는데 어떻게 사용하느냐에 따라 30대가 안되더라도 성능이 크게 저하되는 경우가 있다.
하나의 충돌 도메인에 접속된 노드가 너무 많을 경우에는 과잉 충돌에 의해 네트워크의 성능이 만성적으로 저하된다. 그래서 네 트워크 전체의 트래픽을 줄이는 대책을 강구해야 한다. 클라이언트나 NOS의 튜닝, 스위치의 도입을 검토하는 것 등이 그 대책이다.
뭐 요즈음에는 거의 다 스위칭허브라서 요런 것은 크게 문제가 되는 것은 거의 없다고 보시면 됩니다.....