허브, 스위치, 라우터, 공유기

1. 허브 (L1 더미허브)

통상적으로 허브는 더비 허브와 스위치 허브로 나눠집니다. 일반적으로 더미 허브를 허브라 칭하고, 스위치 허브를 스위치라고 말합니다.

허브는 크게 두가지 기능으로 많이 사용됩니다.

• 리피터 : 전기적인 신호를 증폭시켜 들어온 데이터를 재전송. LAN의 최대 전송길이도 연장되고, 접속 할 수 있는 장비수도 많아지게 됩니다.
  

• 멀티포트 : 한번에 많은 디바이스를 연결할 수 있는 기능으로 1개의 포트에 한대의 디바이스가 할당됩니다.
  

하지만 허브는 단순한 분배 중계기에 불과하며 IP를 할당하는 기능은 없고 단순히 디바이스 수에 따라 데이터 전송 대역을 분리하는 역할만 합니다. 예를들어, 10Mbps를 제공하는 이더넷에 8포트 허브로 PC를 연결시킬 경우 각 PC는 1.25Mbps의 대역폭만을 사용하게 되는 것입니다.

결과적으로 허브로 연결된 네트워크에서 하나의 디바이스에서 전송된 데이터 프레임을 허브로 연결된 모든 디바이스에게 전부 전송하는 플러딩(flooding) 이 발생합니다. 결과적으로 충돌이 많이 발생하여 하나의 허브에는 많은 디바이스를 연결할 수 없습니다. 동일한 이유로 보안성 또한 떨어집니다.

지금은 잘 쓰이지 않는 구시대 장비라고 볼 수 있을거 같습니다.

2. 스위치 (L2 스위치허브)

위에 더미 허브가 모든 영역에 노드들에게 영향을 미치는 문제점을 해결한게 바로 스위치허브, 일명 스위치입니다. 스위치가 발전하여 MAC 주소뿐만 아니라 상위 계층도 참조하여 스위칭 하는 제품이 많은데 여기서는 MAC 주소만 참조하여 스위칭 하는 L2 스위치만 다룹니다.

보통 L2 스위치를 그냥 스위치라고 부르는 경우가 대부분입니다.

스위치는 자신에게 연결된 디바이스들의 MAC 주소와 포트가 기록된 MAC 주소 테이블을 가지고 있습니다. 따라서 프레임이 자신에게 오면 그 것의 목적지가 어디인지 파악하여 그 디바이스에게 프레임을 보내기 때문에 트래픽이 훨씬 효율적입니다. 또한, 스위치는 데이터의 전송 에러 등을 복구해주는 기능들을 가집니다.

다만, 스위치는 자신의 테이블에 없는 목적지를 가진 패킷이 오면 해당 패킷을 연결된 모든 장치에 포워딩하는데, 이 경우에는 허브와 동일한 동작을 하는 것입니다.

3. 라우터 (L3)

LAN을 연결시켜주는 장치로써 정보를 주고 받을 때 송신정보 (패킷)에 담긴 수신처의 주소를 읽고, 가장 적절한 통신경로를 이용하여 다른 통신망으로 전송하는 장치입니다.

단순히 통신망을 연결해주는 브리지 (Bridge)기능에 더하여 경로배정표에 따라 다른 통신망을 인식하여 경로를 배정하며 수신된 패킷에 의하여 다른 통신망 또는 자신이 연결되어 있는 통신망 내의 수신처 (노드)를 결정하여 여러 경로 중 가장 효율적인 경로를 선택하여 패킷을 보내는데, 통신흐름을 제어하며 통신망 내부에 여러 보조 통신망을 구성하는 등의 다양한 통신망 관리 기능을 수행합니다.

라우터는 IP 주소 등 L3에 있는 주소를 참조하여 목적지와 연결되는 포트로 패킷을 전송합니다. 서브넷 마스크가 다른 IP 주소를 가진 장비간 통신을 하기 위해서는 반드시 L3 장비를 거쳐야만 합니다.

4. 공유기

ISP(Internet Service Provider) 업체에서 제공하는 한 개의 인터넷 IP Address로 여러 대의 컴퓨터, 노트북, IP폰 등이 인터넷을 공유할 수 있는 기능을 제공합니다.

공유기를 사용하면 ISP에서 할당받은 하나의 공인 IP Address를 내부 네트웍에서 여러 개의 IP 주소로 변환 사용가능하기 때문에, 한 대의 컴퓨터에서만 인터넷 접속이나 외부 네트워크와 연결되던 것을 내부 IP 값으로 최대 253대까지 동시에 인터넷 접속이 가능합니다.

공유기에는 보통 1개의 WAN 포트와 4개의 LAN 포트가 있는데, 외부에서 들어오는 공인 IP의 LAN 선을 WAN 포트에 연결하고 나머지 LAN 포트들은 내부 IP (ex 192.168.0.~)로 사용할 장치들에 LAN 선을 연결하는 것이 일반적인 사용법입니다. 4대 이상의 PC가 하나의 인터넷 IP를 공유하기 위해서는 인터넷 공유기와 스위칭 허브를 이용하면 됩니다.

마침

평소에 허브, 스위치, 라우터, 공유기가 헷갈려했던 참이었습니다. 마무리로 간단하게 정리해보겠습니다.

1. 허브 : 리피터와 멀티포트 기능. 멀티포트는 단순히 분배 중계기 역할만 한다.
   
   
2. 스위치 : 허브의 단점을 해결. 특정 목표로만 전달할 수 있다. 트래픽 효율적
   
   
3. 라우터 : 라우팅 알고리즘으로 가장 적절한 통신경로를 찾아서 다른 통신망으로 연결해주는 장비.
   
   
4. 공유기 : 라우터의 많은 기능 중 NAT기능을 특화시켜 만든 저렴한 장비. 사설 IP로 인터넷 사용이 가능하게 하며 허브 기능이 지원된다.

References

• 허브/스위치/라우터/공유기 차이 및 비교 : https://coding-chobo.tistory.com/38
• 허브, 스위치 및 라우터 차이 : https://m.blog.naver.com/chlalsdud61/220744988172
• 네트워크 스위치 종류(L2,L3,L4,L7) 정리 : https://nhj12311.tistory.com/75
• 공유기와 허브의 차이점과 사용방법 : https://kkdww.tistory.com/151