[ 혼공네트 ] 02-3 허브

학습 목표

허브, 반이중, 전이중, 콜라전 도메인, CSMA/CD

통신 매체를 통해 송수신되는 메시지는 다른 호스트에게 전달되는 과정에서 네트워크 장비를 거칠 수 있고 네트워크 장비로

• 물리적인 계층에는 허브,
  • 허브의 동작 방식인 반아중 모드 통신 ↔ 전이중 모드
  • 허브에서 발생하는 충돌이라는 문제와 이를 해결하기 위한 프로토콜인 CSMA/CD 도 학습
• 데이터 링크 계층에는 스위치

주소 개념이 없는 물리 계층

물리 계층

• 주소 개념 없음
• 호스트와 통신 매체 간의 연결과 통신 매체상의 송수신이 이루어짐
• 송수신되는 정보에 어떠한 조작(송수신 내용 변경)이나 판단을 하지 않음

데이터 링크 계층

• 주소 개념이 있음
• MAC 주소가 속함
• 데이터 링크 계층의 장비나 그 이상 계층의 장비들은 송수신지를 특정할 수 있음
• 주소를 바탕으로 송수신되는 정보에 대한 조작과 판단을 할 수 있음

허브

허브 (리피터 허브) : 여러 대의 호스트를 연결하는 장치

이더넷 허브: 이더넷 네트워크의 허브

허브의 특징

• 오늘날 인터넷 환경에서 잘 사용되지 않음
• 전달받은 신호를 다른 모든 포트로 그대로 다시 내보냄
  • 신호를 전달 받으면 어떠한 조작이나 판단을 하지 않고 송신지를 제외한 모든 포트에 그저 내보내기만 함
  • 허브를 통해 이 신호를 전달받은 모든 호스트는 데이터 링크 계층에서 패킷의 max주소를 확인하고 자신과 관련 없는 주소는 폐기함
• 반아중 모드로 통신함
  • 반아중 모드 : 마치 1차선 도로처럼 송수신을 번갈아 가면서 하는 통신 방식
  • ↔ 전이중 모드 : 마치 2차선 도로처럼 송수신을 동시에 양방향으로 할 수 있는 통신 방식
• 콜리전 도메인
  • 만일 동시에 허브에 신호를 송신하면 충돌 (콜리전)이 발생함
  • 충돌이 발생할 수 있는 영역을 콜리전 도메인 이라고 함
  • 콜리전 도메인은 작을수록 충돌이 발생할 가능성이 줄어듬
  • 허브의 넓은 콜라전 도메인으로 인한 충돌 문제를 해결하려면 CSMA/CD 프로토콜을 사용하거나 스위치 장비를 사용해야 함

허브 이외에 물리 계층의 대표적인 장비 리피터

• 전기 신호가 감소하거나 왜곡되는 것을 방지하기 위해 전기 신호를 증폭시켜 주는 장비
• 물리 계층의 장비
• 허브는 이러한 리피터의 기능을 포함하는 경우가 많음

CSMA/CD

• (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 의 약자
• 충돌 문제를 해결하기 위한 프로토콜
• 반아중 이더넷 네트워크에서 충돌을 방지하는 대표적인 프로토콜
• 이더넷을 대표하는 송수신 방법

특징

1. CS는 Carrier Sense, 캐리어 감지를 의미

• 현재 통신 매체의 사용 가능 여부를 검사하는 것
• 반송파 감지를 의미, 통신 매체상에서 흐르는 신호 감지

1. MA는 Multiple Access, 다중 접근을 의미함

• 두 개 이상의 호스트가 부득이하게 동시에 네트워크를 사용하려 할 때, 복수의 호스트가 네트워크에 접근하려는 상황을 다중 접근이라고 하며 이때 충돌이 발생함

1. CD는 Collision Detection, 충돌 검출을 의미함

• 충돌이 발생하면 이를 검출하는데 일를 충돌 검출 이라고함
• 충돌을 감지하면 전송이 중단, 충돌을 검출한 호스트는 다른 이들에게 충돌이 발생했음을 알리고 잼 신호라는 특별한 신호를 보냄 그리고 임의의 시간 동안 기다린 뒤에 다시 전송함

정리

CSMA/CD 프로토콜을 사용하면

1. 먼저 현재 전송이 가능한 상태인지 확인
2. 다른 호스트가 전송 중이지 않을 때 메시지를 전송
3. 만일 부득이하게 다수의 호스트가 접근하여 충돌이 발생하면 임의의 시간만큼 대기한 후 다시 전송