"리피터 허브(Repeater hub)"라고 불리기도 하고, 이더넷 네트워크의 허브는 "이더넷 허브(Ethernet Hub)"라고도 부른다.
물리 계층에는 주소 개념이 없다. 데이터 링크 계층에서는 MAC주소, 네트워크 계층에서는 IP 주소로 주소 개념이 존재하여 어디서 데이터를 받았고, 어디로 데이터를 전송하는 개념이 있지만 물리 계층에서는 그저 연결된 통신 매체상의 송수신이 이루저지는 것뿐이다. 즉, 허브는 물리 계층에서 사용하는 네트워크 장치로 어디로 보내고 어디서 받았고의 개념이 없다.
위 그림은 허브로
위 허브를 기준으로 커넥터를 연결할 수 있는 5개의 연결 지점이 있고,
이를 포트(Port)라고 부른다.
즉, 포트에 호스트와 연결된 통신 매체를 연결하여 통신할 수 있다.
물리 계층의 대표적인 장비로 "허브" 이외에 "리피터(Repeater)"라는 장비도 존재한다. 리피터는 전기 신호가 감소하거나 왜곡되는 것을 방지하기 위해 전기 신호를 증폭시켜 주는 장비로, 신호에 대한 어떠한 판단이나 조작을 하지 않고, 그저 신호만 증폭시키기만 한다. 그래서 허브에 추가로 리피터의 기능을 포함하는 경우가 많다.
물리 계층의 범위는 어디일까? 물리 계층은 테이터를 "비트 신호"로 변환하여 네트워크 장비로 전송하는 과정에서 시작된다. 즉, 호스트(컴퓨터)에서 데이터를 전기 신호로 변환해서 네트워크 케이블로 내보내는 순간부터가 물리 계층의 시작이다.
사실 요즘은 대부분 허브를 사용하지 않고 스위치를 사용한다. 허브의 단점들이 존재하기 때문이다. (데이터 충돌, 대역폭, 보안 등)
허브의 특징
1. 전달받은 신호를 다른 모든 포트로 그대로 다시 내보낸다.
허브는 물리 계층에 속하는 장비고, 물리 계층에서는 주소 개념이 없기 때문에
허브는 수신지를 특정하여 보낼 수 없어서, 신호를 전달 바드면 바로 해당 송신지를 제외한 모든 포트로 전달한다.
그리고 전달받은 노드(호스트)는 데이터 링크 계층에서 패킷의 MAC주소를 확인하여
자신과 상관없는 데이터라고 판단하면 해당 패킷은 처분한다.
2. 반이중 모드로 통신한다.
반이중 모드로 통신하기 때문에 동시에 송수신이 불가능하다.
반이중(Half Deplex) 모드는 마치 1차선 도로처럼 송수신을 동시에 하지 못하고 번갈아 가며 통신하는 방식이다. 즉, 무전기처럼 한쪽의 전송이 끝나야 다른 쪽의 전송을 할 수 있다. 전이중(Full Duplex) 모드는 반이중 모드와 반대로 2차선 도로처럼 송수신을 동시에 양방향으로 할 수 있는 통신 방식이다. 즉, 전화처럼 양쪽에서 동시에 송수신을 할 수 있다.
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콜리전 도메인 (Collision, 충돌)
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허브의 특징을 보면 허브는
받은 신호를 다른 포트에 연결된 모든 곳에 전달한다.
그리고 반이중 통신을 지원한다고 한다.
그러면 A 호스트와 B 호스트에서 동시에 신호를 전송하면 충돌(콜리전)이 일어난다.
그래서 허브에 호스트가 많이 연결되어 있을수록 충돌 발생 가능성이 높다.
이렇게 A, B, C, D 호스트처럼 충동이 발생할 수 있는 영역을 "콜리전 도메인(Collision Domain)"이라고 부른다.
(허브에 연결된 모든 호스트는 같은 콜리전 도메인에 속한다.)
콜리전 도메인으로 인한 충돌 문제를 해결하기 위해서는 CSMA/CD 프로토콜을 사용하거나 스위치 장비를 사용해야 한다.
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CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
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CSMA/CD는
허브에서 발생하는 충돌 문제를 해결하기 위한 프로토콜이다.
(반이중 이더넷 네트워크에서 충돌을 방지하는 대표적인 프로토콜)
1. CS (Carrier Sense)는 캐리어 감지를 의미
CSMA/CD 프로토콜을 사용하는 반이중 이더넷 네트워크에서는
메시지(데이터)를 보내기 전에 현재 네트워크에서 전송 중인 것이 있는지를 먼저 확인하는데,
이를 통해 현재 통신 매체의 사용 가능 여부를 검사하는 것을 "캐리어 감지(CS)"라고 부른다.
2. MA (Multiple Access)는 다중 접근을 의미
캐리어 감지를 하는 데도 부득이하게 2개 이상의 호스트가 동시에 네트워크를 사용하는 경우가 있다.
이것을 "다중 접근(MA)"이라고 부르는데 이때 충돌이 발생하게 된다.
3. CD (Collision Detection)는 충돌 검출을 의미
만약 충돌이 발생하면 이를 검출하는데, 이것을 "충돌 검출(CD)"라고 부른다.
충돌을 감지하면 전송을 중단하고, 충돌을 검출한 호스트는 다른 이들(호스트)에게 충돌이 발생했음을 알리고자
잼 신호(Jam Sigmal)라는 특별한 신호를 보낸 후, 임의의 시간 동안 기다린 다음 다시 전송한다.
