네트워크 통신의 핵심: 허브, 스위치, 그리고 케이블

 

허브(집선 장치) - 여러 회선을 모으는 장치

허브는 네트워크에서 여러 장치의 회선을 정리하여 기기 접속을 확보하는 장치입니다. 사무실이나 데이터 센터 등에서 여러 대의 컴퓨터, 프린터, 서버 등을 연결할 때 일반적으로 허브를 사용합니다. 허브는 네트워크의 기본적인 연결 장치로서, 데이터 전송의 출발점이자 중계 역할을 합니다.

 

각 장치의 회선을 모으는 허브
네트워크의 허브는 각 장치의 회선을 정리하고 올바르게 연결하는 기능을 담당합니다. 이는 마치 여러 공항이 연결된 허브 공항이나 자전거 바퀴의 허브처럼 비유할 수 있습니다. 예를 들어, 사무실에서 여러 기기를 네트워크에 연결하여 통신하는 데 필수적인 장치입니다.
허브의 뒷면에는 여러 개의 LAN 케이블 연결 포트(RJ-45)가 배열되어 있습니다. 허브는 포트 수만큼 회선을 모을 수 있으며, 일반적으로 4, 8, 16, 24, 48 포트가 사용됩니다. 연결할 장치 수가 많아지면, 포트 중 하나를 다른 허브에 연결하여 캐스케이드 연결을 통해 장치 수를 늘릴 수 있습니다. 이는 대규모 네트워크 환경에서 유용하게 활용됩니다.

과거에는 단순히 집선 기능만 가진 허브도 있었으나, 현재는 대부분 전원이 필요하며 내부에서 신호 증폭 및 전파 성형을 수행하는 리피터 기능도 갖추고 있습니다. 이러한 허브는 기본적인 연결 기능 외에도 데이터 전송을 개선하는 역할을 수행합니다. 최근의 허브는 전자 회로나 CPU를 장착하여 이더넷 프레임을 해석하고 고급 연결 전환 기능을 수행하는 제품이 주류를 이루고 있습니다. 이러한 장치는 스위치로 분류되며, 보다 정확히는 스위칭 허브라고 부릅니다.

 

스위치(스위칭 허브) - 회선을 모아서 연결 대상을 전환하는 장치

스위치는 단순히 회선을 모으는 것뿐만 아니라, 연결 대상을 전환하는 기능도 갖춘 장치입니다. 이 기능 덕분에 “스위치”라는 이름이 붙여졌으며, 세그먼트를 분할하는 데에도 사용됩니다. 스위치는 네트워크에서 매우 중요한 역할을 하며, 데이터 전송의 효율성을 높이는 데 기여합니다.
스위치는 2 계층에서 연결되는 장치로, 주로 이더넷 프레임을 처리합니다. 즉, 스위치는 회선 내의 헤더나 페이로드 정보를 참조하여 목적지(MAC 주소)의 장치와 연결합니다. 이렇게 함으로써 스위치를 사용하면 이더넷 프레임의 충돌을 방지하고 불필요한 이더넷 프레임을 억제할 수 있습니다. 이는 전체 네트워크의 성능을 향상하는데 매우 중요합니다.
스위치의 외관은 허브와 거의 동일하지만, 포트 수가 24개, 48개 등으로 늘어나는 경우가 많습니다. 대규모 데이터센터와 같은 환경에서는 많은 서버나 스토리지를 스위치로 연결하여 네트워크를 구축합니다. 이러한 스위치는 데이터 전송의 효율성을 극대화하고, 네트워크의 안정성을 높이는 데 필수적입니다.

 

스위치로 세그먼트를 분할할 수 있다.
스위치는 2계층에서 연결하는 장치로 12 스위치라고도 불립니다. 반면, IP 주소를 기준으로 라우팅 기능을 가진 3 계층 스위치를 13 스위치라고 하며, LAN 간 연결이 가능합니다. 13 스위치는 라우터와 유사한 기능을 수행하지만, 하드웨어적으로 처리하므로 속도가 빠르고 포트 수가 많습니다. 이 스위치는 CPU를 탑재하여 임의의 포트를 지정해 세그먼트를 나눌 수 있는 기능을 제공합니다. 이 기능을 VLAN(가상 LAN)이라고 하며, 이를 통해 네트워크의 유연성을 높이고, 보안을 강화할 수 있습니다. VLAN을 사용하면 다양한 포트 수를 가진 세그먼트를 하나의 스위치로 설정할 수 있어, 필요에 따라 네트워크 구성을 쉽게 변경할 수 있습니다.

 

케이블 - 데이터를 전송하는 회선

네트워크에서 사용되는 케이블은 일반적으로 이더넷용 LAN 케이블입니다. 그러나 고속 전송을 요구하는 스위치나 10Gbps 이상의 네트워크 장비에서는 광섬유 케이블이 사용됩니다. 이러한 케이블들은 데이터 전송의 속도와 안정성에 큰 영향을 미칩니다.

 

직렬 케이블과 병렬 케이블
네트워크에서 사용되는 케이블은 크게 직렬 케이블과 병렬 케이블로 나눌 수 있습니다. 직렬 케이블은 데이터를 1비트씩 전송하며, 이는 간단한 구조로 저속 데이터 전송에 적합합니다. 반면, 병렬 케이블은 8비트나 16비트 단위로 여러 개의 데이터를 동시에 전송하는 방식으로, 빠른 데이터 전송이 가능합니다. 오래된 프린터 케이블이나 SCSI와 같은 외장형 저장 장치의 케이블이 병렬 케이블의 예입니다.

 

네트워크에서 사용되는 케이블 규격
케이블에는 다양한 규격이 존재하며, 주요 규격으로는 RS-232C(시리얼 케이블의 대표적 규격), 이더넷(IEEE 802.3 시리즈), 광섬유 케이블(ANSI/TIA-568.3-D) 등이 있습니다. RS-232C는 과거 대부분의 컴퓨터에서 사용되었지만, 현재는 서버나 라우터와 같은 고급 장비에 주로 사용됩니다.
이더넷 규격은 연결 형태에 따라 다르며, 현재는 100 BASE-T나 1000 BASE-TX와 같은 트위스트 페어 케이블을 사용한 스타형 이더넷 규격이 주류를 이루고 있습니다. 광섬유 케이블은 전송 경로 수에 따라 싱글 모드와 다중 형식으로 나뉘며, 각각 OS1, OS2, OM1~OM5 같은 규격이 있습니다. 이러한 규격에 따라 코어 지름, 파장, 대역폭이 달라지기 때문에, 네트워크의 요구사항에 맞는 케이블을 선택하는 것이 중요합니다.

허브와 스위치는 네트워크의 기본적인 연결 장치로서 매우 중요한 역할을 합니다. 허브는 여러 장치를 연결하는 기본적인 기능을 제공하며, 스위치는 데이터 전송의 효율성을 높여 네트워크의 안정성을 강화합니다. 다양한 케이블과 규격을 통해 데이터 전송이 이루어지며, 이러한 이해는 네트워크 설계와 운영에 필수적입니다.
또한, 현대의 네트워크 환경에서는 데이터의 양과 속도가 증가하고 있어, 허브와 스위치의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 이들 장치를 적절히 활용하면 효율적인 네트워크 환경을 구축할 수 있으며, 다양한 요구에 맞춰 유연하게 대응할 수 있습니다. 앞으로도 네트워크 기술은 계속 발전할 것이며, 이에 따라 허브와 스위치의 기능도 더욱 다양화될 것입니다.