[PART2] 네트워크/통신/데이터 - TERMS 12

[ TERMS 12 ]  랜카드 / 허브 / 스위치 / 라우터

허브, 스위치, 라우터를 설명하는 이미지(출처 : https://www.geeksforgeeks.org/difference-between-hub-switch-and-router/)

1. 랜카드 / 허브 / 스위치 / 라우터의 정의

 랜카드, 허브, 스위치, 라우터는 모두 네트워크를 구축하는 데 사용하는 장비이다. 랜카드는 외부와 데이터를 주고 받을 수 있는 PC의 통신장치이며, 허브는 컴퓨터들을 LAN에 접속시키는 네트워크 장치이다. 스위치는 콜리전 도메인을 작게 분할하여 데이터 전송 시 충돌 가능성을 낮춰주는 장비이며, 라우터는 각각의 네트워크들을 연결하여 더 큰 네트워크를 형성한다.

 

2. 랜카드 / 허브 / 스위치 / 라우터는 어떻게 접하게 될까?

 컴퓨터들 사이에서 데이터를 주고받으면서 정보를 처리하는 통신망을 네트워크라고 한다. 우리가 네트워크에 실어서 보낸 요청은 수많은 네트워크 장비를 거쳐 목적지에 도달한다. 네트워크 엔지니어 또는 인프라 엔지니어가 아니라면 이런 장비들을 직접 다룰 일은 없지만 각 장빙의 역할과 종류는 알아두는게 좋다.

 

3. 랜카드 / 허브 / 스위치 / 라우터 알아보기

>  랜카드

랜카드 이미지 (출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Network_interface_controller)

 랜카드는 유저의 데이터를 케이블에 실어서 허브나 스위치, 혹은 라우터 등으로 전달해 주고 자신에게 온 데이터를 CPU에게 전달하는 역할을 수행한다. 랜카드는 즉 '랜에 접속하기 위한 카드'라고 생각하면 되며, 랜카드는 네트워크 연결이 필요한 장비에 꽂아서 사용한다. 최근에는 기기 내부에 설치되어 제작되기에 직접 보기는 어렵다.

• LAN 카드는 어떻게 작동하나요?
  • LAN 카드는 장치와 네트워크 간의 물리적 인터페이스를 제공한다.
  • 특정 물리 계층 및 데이터 링크 계층 표준을 사용하여 통신하는 데 필요한 전자 회로를 구현합니다.
  • LAN 카드는 일반적으로 네트워크에 연결하기 위한 하나 이상의 포트를 가지고 있습니다.
  • MAC 주소라는 고유한 48비트 일련 번호가 있으며, 이는 카드에 장착된 ROM에 저장됩니다.
• LAN 카드 종류
  • 유선 LAN 카드: 이 카드들은 이더넷 케이블과 같은 전도성 연결을 사용합니다.
  • 무선 LAN 카드: Wi-Fi 카드라고도 하는 이 카드는 기기가 무선 네트워크에 연결할 수 있도록 합니다.
  • USB LAN 카드: 이 카드는 구형 노트북을 네트워크에 연결하는 데 사용할 수 있습니다.

 

>  허브

허브를 통한 데이터 전송을 보여주는 이미지 (출처 : https://www.learnabhi.com/hub/)

 랜카드가 설치된 각각의 PC들은 케이블을 타고 허브로 연결된다. 그리고 같은 허브에 연결된 PC끼리는 서로 통신이 가능하다.

• 허브에 1~5 PC가 연결되어 있고 1번 PC에서 2번 PC에게 데이터를 전송하는 경우
  • 1번 PC가 허브를 통해 데이터를 전송하면 허브는 데이터가 들어온 1번 포트를 제외하고 나머지 포트로 데이터를 보낸다.
  • 3~5번 PC의 랜카드는 들어온 프레임의 목적지 맥 어드레스를 자신의 맥 어드레스와 비교한 후 자신의 것이 아니면 무시한다.
  • 2번 PC의 랜카드는 들어온 프레임의 목적지 맥 어드레스가 자신의 것과 동일하기 때문에 받아들이고, CPU에게 이 데이터를 처리해 줄것을 요청한다.

 

>  스위치

허브와 스위치의 차이를 보여주는 이미지

 PC들이 데이터를 동시에 보내려다 부딪히는 경우를 '충돌(콜리전, Collision)이 발생했다'라고 한다. 허브에 연결된 PC들은 하나의 콜리전 도메인(Collision Domain)안에 있기 때문에 어느 한 순간에는 한 PC만 데이터를 보낼 수 있다. 콜리전 도메인이 너무 커지면 콜리전에 의해 영향을 받는 PC가 너무 많아져 통신 속도가 점점 떨어지게 된다. 스위치는 각 포트를 별개의 콜리전 도메인으로 분리한다. 즉, 스위치에 연결된 각 장치는 자신만의 콜리전 도메인을 가지게 되므로, 데이터 충돌 가능성이 현저히 낮아진다. 스위치는 MAC 주소 테이블을 사용하여 데이터를 목적지에만 전송하므로, 불필요한 데이터 전송을 줄이고 네트워크 효율성을 높인다. 포트별로 콜리전 도메인을 나누기 때문에 통신이 일어나면 나머지 모든 PC는 기다려야 하는 허브와 달리 스위치는 다른 PC들도 동시 통신이 가능하다.

 

>  라우터

네트워크간의 연결을 해주는 라우터를 설명하는 이미지 (출처 : https://www.sitesbay.com/computer-network/cn-what-is-router)

 허브와 스위치로 장비가 연결되면 소규모 네트워크 영역에서 통신할 수 있다. 대규모 네트워크 통신에는 라우터가 필수적이다. 라우터는 서로 다른 네트워크를 연결해 주고 데이터가 가장 빠르고 효율적인 길을 스스로 찾아 안내해 주는 장비이다. 대표적인 케이스는 공유기가 있다.

 인터넷은 여러 네트워크의 연결로 구성되어 있어서 목적지까지 가는 경로가 여럿 있을 수 있다. 라우터는 데이터 패킷이 목적지까지 갈 수 있는 여러 경로를 검사하고 가장 적합한 길을 결정한다. 이러한 행위를 '라우팅'이라고 한다. 라우터는 경로 설정을 할 수 있도록 표 형태로 정보를 관리하는데, 이를 '라우팅 테이블'이라 한다. 이 테이블에는 목적지 IP주소의 최적의 경로가 나와 있다.

 

>  허브 vs 스위치 vs 라우터

	허브	스위치	라우터
계층	허브는 물리적 계층 장치, 즉 1계층 장치이다.	스위치는 데이터 링크 계층 장치, 즉 2계층 장치이다	라우터는 네트워크 계층 장치, 즉 3계층 장치이다.
작동기반	허브는 브로드캐스트를 기반으로 작동한다.	스위치는 MAC주소를 기반으로 작동한다.	라우터는 IP 주소를 기반으로 작동한다.
역할	모든 포트의 입력에서 입력된 신호가 사용 가능한 모든 포트의 출력으로 나타나는 다중 포트 리피터이다.	스위치는 연결된 모든 장치로부터 메시지를 수신하고, 해당 메시지를 해당 메시자가 수신된 장치로만 전송하는 통신 장치이다.	라우터는 들어오는 패킷의 헤더를 읽고 그것을 의도된 포트로 전달하여 경로를 결정한다. 또한 필터링과 캡슐화를 수행할 수 있다.
연결에 필요한 최소 네트워크 갯수	1개	1개	2
가격 순위	가장 저렴	중간	가장 고가

 

4. 랜카드 / 허브 / 스위치 / 라우터를 사용하는 이유

• 랜카드 : 컴퓨터를 외부 네트워크와 연결하여 데이터를 전송할 수 있게 하는 장치
• 허브 : 컴퓨터들을 랜에 접속시키는 네트워크 장치
•  스위치 : 소규모 통신을 위한 장치, 허브보다 전송 속도가 개선된 것
• 라우터 : 외부 네트워크와 내부 네트워크를 연결시켜주는 장치

네트워크 장비들이 각각의 자리에서 제 역할을 수행해야 원할한 인터넷 사용이 가능하다.

 

5. 랜카드 / 허브 / 스위치 / 라우터 더 알아보기

>  함께 알아 두면 좋은 용어

• 이더넷
• 프로토콜
• OSI 7계층