[통신] 허브 / 스위치 / 라우터

0. 들어가기 전에

0.0 네트워크?

• 네트워크는 전자 장치가 서로 연결되어 정보와 데이터를 주고받을 수 있는 시스템
  • 이러한 연결은 유선(예: 이더넷 케이블) 또는 무선(예: Wi-Fi, 블루투스) 방식을 통해 이루어질 수 있습니다.

0.0.1. 네트워크의 예

• 홈 네트워크: 집안의 여러 장치를 연결하여 인터넷 접속을 공유하고, 파일이나 프린터를 공동으로 사용할 수 있습니다.
• 기업 네트워크: 회사 내의 컴퓨터, 프린터, 서버 등을 연결하여 직원들이 자료를 공유하고 효율적으로 작업할 수 있도록 합니다.
• 인터넷: 세계적인 규모의 네트워크로, 전 세계의 컴퓨터들이 서로 연결되어 정보를 교환합니다.

0.1 data 경로란?

• "경로": 데이터 통신에서 데이터 패킷이 출발지에서 목적지까지 이동하는 물리적이거나 논리적인 경로를 의미
• 이 경로는 데이터가 네트워크 내의 여러 장치(예: 라우터, 스위치)를 통과하는 경로를 포함하며, 각 장치는 데이터를 다음 목적지로 전달하는 역할을 합니다.

0.2 경로의 개념적 이해

1. 물리적 경로:

• 이는 실제 하드웨어 장비와 케이블을 통해 구성된 연결을 의미
• 예를 들어, 서로 다른 지역의 데이터 센터를 연결하는 광케이블이나, 국내외 네트워크 사이의 연결을 통한 실제 통신 라인을 포함

2. 논리적 경로:

• 네트워크에서 데이터가 이동하는 논리적인 흐름을 나타냄
• 실제 물리적 연결(예: 케이블)이 어떻게 되어 있는지는 중요하지 않고, 어떤 라우터를 통해 데이터가 전송되는지가 중요
• 예를 들어, 당신의 컴퓨터가 인터넷을 통해 어떤 웹 사이트의 데이터를 요청할 때, 그 데이터 패킷은 여러 라우터를 거쳐 웹 서버까지 도달합니다.
  • 각 라우터는 라우팅 테이블이라는 것을 사용하여 패킷이 다음에 어디로 이동해야 하는지를 결정
  • 이 라우팅 테이블은 다양한 목적지 주소를 향한 최적의 다음 단계 라우터를 나타냄
  • 따라서 "논리적 경로"는 이런 라우터들을 통한 경로를 지칭
• 예를 들어, 네트워크 라우팅 테이블에 의해 정의된 경로로, 데이터 패킷이 어떤 네트워크 노드(라우터)를 통해 어떤 순서로 전달될지 결정

3. 가상 경로:

• VPN(Virtual Private Network) 같은 기술을 사용할 때 설정되는 가상의 통신 경로로,
• 물리적으로 분리된 네트워크를 논리적으로 연결하여 보안성을 강화하는 경로
• 따라서 데이터의 효율적인 라우팅은 이러한 경로들을 적절히 선택하고 관리하는 과정을 통해 이루어집니다.

• Zenoh와 같은 고급 통신 프로토콜은 이러한 경로 선택을 자동화하고 최적화하여 데이터 전송의 효율성을 극대화

1. HUB

• 물리적으로 연결된 호스트들을 감지하고 연결시킬 수 있다.
• 따로 보내려는 목적지의 MAC 주소를 학습하지 않기 때문에(가지고 있지 않기 때문에)
  • 보내려는 목적지의 호스트 뿐만 아니라 다른 호스트로도 데이터를 전송하게 된다.
• 따라서 대역폭이 낭비될 수 있다.

2. Router

• IP 주소를 바탕으로 한 네트워크에서 다른 네트워크로 데이터를 라우팅하거나 전달하는 장치
• 라우터로 데이터 패킷이 수신되면, 자체 네트워크 용인지 혹은 외부 네트워크 용인지 IP 주소를 검사한다.
  • 전자일 경우 수신하고(그냥 읽기만 하는 정도)
  • 후자일 경우 다른 라우터로(다른 네트워크로) 보낸다.
• 이러한 라우터는 게이트웨이(Gateway)라고도 할 수 있다.

• 라우터는 서로 다른 네트워크를 연결하는 장비로, 데이터 패킷이 목적지까지 도달할 수 있도록 경로를 지정
• 라우터는 네트워크의 "게이트웨이" 역할을 하며, 인터넷과 같은 외부 네트워크로의 접속 포인트로 작용하기도 함
  • "게이트웨이"라는 용어: 집이나 사무실 네트워크와 같이 보다 큰 네트워크인 인터넷을 연결하는 "문"
  • 예를 들어, 집에 인터넷 서비스가 설치되어 있다면, 인터넷 서비스 제공업체(ISP)에서 제공하는 데이터 신호를 받아서 집안의 다양한 장치에 인터넷 접속을 가능하게 하는 장치가 라우터
  • 라우터는 이렇게 네트워크의 진입점 또는 출구점 역할을 하여, 네트워크 내의 장치들이 인터넷을 통해 서로 통신할 수 있도록 도와줍니다.
  • 따라서, 라우터는 단순히 장치들을 연결하는 것이 아니라, 네트워크 간의 통로 역할을 하며 데이터의 흐름을 관리하고, 외부 세계와의 연결 지점으로서의 기능을 수행
• 기능:
  • 라우터는 IP 주소를 기반으로, 패킷의 출발지와 목적지를 확인하고, 라우팅 테이블을 사용하여 패킷을 어느 경로로 보낼지 결정
  • 이러한 결정은 네트워크의 효율성을 최대화하고, 데이터 트래픽을 적절히 분배하는 데 중요
• 계층: OSI(Open Systems Interconnection) 모델에서 라우터는 네트워크 계층(3계층)에서 작동
• 주 사용처: 라우터는 가정이나 사무실에서 광대역 인터넷 연결을 여러 기기에 분배하거나, 기업의 지사 간 통신을 연결하는 데 사용됩니다.

3. 스위치 (Switch)

• 스위치는 네트워크 내의 여러 장치들 사이에서 데이터 패킷을 전송하는 장비 로, 특정 네트워크 세그먼트 내에서 데이터 링크를 생성하고 관리
• 스위치는 네트워크 내에서 데이터 트래픽을 효율적으로 처리하는 데 중요한 역할
• 예:
  • 사무실의 직원이 서버에 저장된 파일을 요청하거나, 네트워크 프린터에서 문서를 인쇄할 때, 스위치는 해당 데이터 패킷을 적절한 장치로 전송
• 기능:
  • 스위치는 MAC(Media Access Control) 주소를 기반으로 연결된 장치의 식별 정보를 학습하고, 해당 정보를 사용하여 데이터 패킷을 적절한 목적지 포트로 전송
  • 이는 네트워크 내의 트래픽을 효율적으로 관리하고, 불필요한 데이터 전송을 줄입니다.
• 계층:
  • OSI 모델에서 스위치는 데이터 링크 계층(2계층)에서 작동
• 주 사용처: 스위치는 사무실, 데이터 센터, 교육 기관 등에서 네트워크 내의 다수의 컴퓨터나 서버를 연결하는 데 사용됩니다.

3.1. 비교

• 라우터: 다른 네트워크 간의 통신을 중재하고, 인터넷 접속을 관리하는 역할

• 스위치: 같은 네트워크 내에서 효율적인 데이터 전송을 책임지며, 네트워크 내의 장치들 사이에서 빠르고 효율적인 통신을 가능하게 합니다.

• 라우터와 스위치는 각각 네트워크에서 다른 역할을 수행하지만, 함께 사용될 때 네트워크의 성능과 효율성을 극대화할 수 있습니다.