네트워크 장치: 네트워킹 하드웨어라고도 하는 네트워크 장치는 컴퓨터 네트워크의 하드웨어가 서로 통신하고 상호 작용할 수 있도록 하는 물리적 장치.
예를 들어 리피터, 허브, 브리지, 스위치, 라우터, 게이트웨이, 브로터, NIC 등이 있다.
1. Repeater
: 리피터는 물리적 계층에서 작동.
신호가 너무 약해지거나 손상되어 동일한 네트워크를 통해 신호를 전송할 수 있는 길이를 연장하기 전에 신호를 재생성하는 역할을 한다.
리피터에 대해 주목해야 할 중요한 점은 신호를 증폭할 뿐만 아니라 재생하는 역할도 한다는 것.
신호가 약해지면 신호를 조금씩 복사하여 원래의 강도에 따라 연결되는 스타 토폴로지 커넥터에서 재생성한다. 2포트 장치이다.
2. Hub
: 허브는 네트워크 장비와 장비를 연결해주는 기능을 수행하는 장비이다.
기본적으로 multi-port repeater의 기능을 수행한다. 멀티 포트란 다양한 기기로부터 오는 케이블을 연결시켜줄 수 있는 인터페이스를 제공하는 의미로 해석할 수 있다. 그러니까, 여러 대의 네트워크 기기들을 연결하고 각각의 신호를 증폭시켜서 전달해준다고 생각하면 된다.
허브는 서로 다른 브랜치에서 오는 여러 와이어를 연결한다(예: 서로 다른 스테이션을 연결하는 스타 토폴로지의 커넥터).
허브는 데이터를 필터링할 수 없으므로 데이터 패킷이 연결된 모든 디바이스로 전송된다.
즉, 허브를 통해 연결된 모든 호스트의 충돌 도메인은 하나로 유지된다.
Collision Domain이란?
1) Collision이란
이더넷 LAN에서는 전송매체와 대역폭을 공유하는 단말들이 서로 경쟁하며 충돌이 나타나고, 한 segment에 2개 이상의 장비가 동시에 통신을 시도할 때 충돌이 발생한다.
2) Collision Domain이란
이처럼 충돌한 프레임이 전파되어 영향을 받게되는 영역을 충돌 도메인이라고 한다.
같은 도메인 영역 안에 들어있는 디바이스들은 서로 동시에 메세지를 보냈을 때 충돌이 발생하게 되고, 서로 알게 된다.
리피터와 허브는 충돌을 다른 기기에게 전달하기 때문에, 전체적으로 하나의 큰 충돌 도메인 내에서 동작한다.
따라서 허브는 콜리전 도메인을 나누어주지 못하기 때문에 허브를 통해 연결된 장비들은 한번에 하나의 장비만 메세지를 보낼 수 있게 한다.
50대의 디바이스가 하나의 허브에 연결되었다고 가정했을 때, 어떤 디바이스가 다른 디바이스한테 메세지를 보내고 있다면, 다른 디바이스들은 메세지를 보낼 수 없고 기다려야 한다는 단점이 존재한다. (네트워크 성능 저하의 원인)
=> 스위치, 브리지와 허브 사이의 중요한 차이점 / 스위치는 허브와 같은 역할을 하지만 더 높은 차원, 콜리전 도메인을 공유함.
또한 허브는 데이터 패킷의 최적 경로를 찾을 수 있는 지능이 없기 때문에 비효율성과 낭비를 초래한다.
=> (정리) 허브는 다양한 기기들로부터 오는 전기신호를 받고, 그 신호를 증폭시켜 다른 기기로 뿌려주기만 한다.
허브 유형
1) Active Hub
전원 공급 장치가 있고 네트워크와 함께 신호를 청소, 부스트 및 중계할 수 있는 허브.
repeater 역할과 배선 센터 역할을 모두 수행한다. 노드 간의 최대 거리를 확장하는 데 사용된다.
2) Passive Hub
: 노드에서 wiring을 수집하고 액티브 허브에서 전원을 공급하는 허브.
이러한 허브는 신호를 정리 및 부스트하지 않고 네트워크에 신호를 중계하며 노드 간 거리를 확장하는 데 사용할 수 없다.
3) Intelligent Hub
: 액티브 허브처럼 작동하며 원격 관리 기능이 포함되어 있다.
또한 네트워크 장치에 유연한 데이터 속도를 제공한다.
또한 관리자는 허브를 통과하는 트래픽을 모니터링하고 허브의 각 포트를 구성할 수 있다.
3. Bridge
브리지는 데이터 링크 계층에서 작동.
브리지는 소스 및 대상의 MAC 주소를 읽어, 콘텐츠를 필터링하는 기능이 추가된 리피터이다.
또한 동일한 프로토콜로 작동하는 두 개의 LAN을 상호 연결하는 데 사용된다.
단일 입력 및 단일 출력 포트가 있으므로 2포트 장치라고 할 수 있다.
Bridge 유형
Transparent Bridges
: 스테이션이 브리지의 존재를 전혀 인식하지 못하는 브리지, 즉 네트워크에서 브리지가 추가되거나 삭제되더라도 스테이션을 재구성할 필요가 없는 브리지.
이러한 브리지는 bridge forwarding과 Bridge Learning이라는 두 가지 프로세스를 사용한다.
Source Routing Bridges
: 이 브리지에서는 라우팅 작업이 소스 스테이션에서 수행되며 프레임이 따라야 할 경로를 지정한다.
호스트는 목적지까지 가능한 모든 경로를 사용하여 전체 네트워크를 통해 퍼지는 검색 프레임이라는 특수 프레임을 전송하여 프레임을 검색할 수 있다.
4. Switch
스위치는 버퍼가 있는 멀티포트 브리지로, 효율(포트 수가 많을수록 트래픽이 적음)과 성능을 향상시킬 수 있는 설계가 되어 있다.
스위치는 데이터 링크 계층 장치(2계층 장치)이다.
스위치는 데이터를 전달하기 전에 오류 검사를 수행하여 오류가 있는 패킷은 전달하지 않고 정상 패킷만 올바른 포트로 선택적으로 전달하기 때문에 효율적이다.
즉, 스위치는 호스트의 충돌 도메인을 나누지만 브로드캐스트 도메인은 동일하게 유지한다.
Switch 유형
비관리형 스위치 (Unmanaged Switches)
: 이러한 스위치는 단순한 플러그 앤 플레이 설계로 되어 있으며 고급 구성 옵션을 제공하지 않는다.
소규모 네트워크 또는 대규모 네트워크로의 확장용으로 사용하기에 적합하다.
관리형 스위치 (Managed Switches)
: 이러한 스위치는 VLAN, QoS 및 링크 집계와 같은 고급 구성 옵션을 제공한다.
더 크고 복잡한 네트워크에 적합하며 중앙 집중식 관리가 가능.
스마트 스위치 (Smart Switches)
: 이러한 스위치는 관리형 스위치와 유사한 기능을 제공하지만 일반적으로 설정 및 관리가 더 쉽다. 중소규모 네트워크에 적합합니다.
레이어 2 스위치 (Layer 2 Switches)
: 이러한 스위치는 OSI 모델의 데이터 링크 계층에서 작동하며 동일한 네트워크 세그먼트에 있는 장치 간에 데이터를 전달하는 역할을 한다.
레이어 3 스위치 (Layer 3 Switches)
: 이 스위치는 OSI 모델의 네트워크 계층에서 작동하며 서로 다른 네트워크 세그먼트 간에 데이터를 라우팅할 수 있다.
레이어 2 스위치보다 더 고급이며 더 크고 복잡한 네트워크에서 자주 사용됩니다.
PoE 스위치
: 이러한 스위치에는 데이터를 전송하는 동일한 케이블을 통해 네트워크 장치에 전원을 공급할 수 있는 PoE(Power over Ethernet) 기능이 있다.
기가비트 스위치 (Gigabit Switches)
: 이러한 스위치는 기존 이더넷 속도보다 빠른 기가비트 이더넷 속도를 지원한다.
랙 마운트 스위치 (Rack-Mounted Switches)
: 이 스위치는 서버 랙에 장착하도록 설계되었으며 데이터 센터 또는 기타 대규모 네트워크에서 사용하기에 적합하다.
데스크톱 스위치 (Desktop Switches)
: 이 스위치는 데스크톱 또는 소규모 사무실 환경에서 사용하도록 설계되었으며 일반적으로 랙 마운트 스위치보다 크기가 작다.
모듈형 스위치 (Modular Switches)
: 이 스위치는 모듈식 설계로 되어 있어 쉽게 확장하거나 사용자 지정할 수 있다. 대규모 네트워크 및 데이터 센터에 적합하다.
(Bridge) vs (Switch) vs (Hub)
1. (Bridge, Switch) vs (Hub)
위에서 Collision Domain에 대해 잠깐 알아봤었는데, 허브는 콜리전 도메인을 나누어주지 못하는 특징이 있었다.
브릿지와 스위치는 포트별로 콜리전 도메인이 나누어져있다는 중요한 특징이 존재한다.
한 쪽 Collision 도메인에 포함된 MAC addr가 있고, 반대쪽 Collision Domain에 속해있는 MAC addr들이 따로 있다고 가정해보자.
스위치는 디바이스들의 MAC addr정보를 통해 어떤 컴퓨터가 어떤 Collisino Domain의 주소인지 알 수 있다.
따라서 한 도메인 안의 MAC addr를 가진 디바이스들끼리 메세지를 주고 받는 것이 가능하다. 그러니까 허브에서 할 수 없었던 동시 메세지 전송이 가능하다는 것이다. (별도의 Collision Domain 안에선 다른 Domain 눈치 안 보고 자기들 맘대로 통신 가능)
2. (Switch) vs (Bridge)
스위치가 브릿지보다 더 비싸며, 하드웨어적으로 프레임을 처리하기 때문에 브릿지보다 처리속도가 빠르다.
5. Router
라우터는 IP 주소를 기반으로 데이터 패킷을 라우팅하는 스위치와 같은 장치이다.
라우터는 주로 네트워크 계층 장치(3 Layer)입니다.
라우터는 일반적으로 LAN과 WAN을 연결하고 동적으로 업데이트되는 라우팅 테이블을 통해 데이터 패킷 라우팅에 대한 결정을 내린다.
라우터는 라우터를 통해 연결된 호스트의 브로드캐스트 도메인을 나눈다.
6. Gateway
이름에서 알 수 있듯이 게이트웨이는 서로 다른 네트워킹 모델에서 작동할 수 있는 두 네트워크를 연결하는 통로.
게이트웨이는 한 시스템에서 데이터를 가져와 해석한 후, 다른 시스템으로 전송하는 메신저 에이전트 역할을 한다.
게이트웨이는 프로토콜 변환기라고도 하며 모든 네트워크 계층에서 작동할 수 있다.
게이트웨이는 일반적으로 스위치나 라우터보다 더 복잡 다.
7. Brouter
브릿지와 라우터의 기능을 결합한 장치로 브릿지 라우터라고도 한다.
데이터 링크 계층 또는 네트워크 계층에서 작동할 수 있다.
라우터로 작동하면 네트워크 간에 패킷을 라우팅할 수 있고 브리지로 작동하면 로컬 영역 네트워크 트래픽을 필터링할 수 있다.
8. NIC
NIC 또는 네트워크 인터페이스 카드는 컴퓨터를 네트워크에 연결하는 데 사용되는 네트워크 어댑터 다.
LAN을 설정하기 위해 컴퓨터에 설치된다.
칩에 기록된 고유 ID가 있으며 케이블을 연결할 수 있는 커넥터가 있다.
케이블은 컴퓨터와 라우터 또는 모뎀 사이의 인터페이스 역할을 한다.
NIC 카드는 레이어 2 장치로 네트워크 모델의 물리적 계층과 데이터 링크 계층 모두에서 작동한다.
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