허브가 과거의 유물이 된 이유

여러 장치를 하나의 LAN(Local Area Network)으로 연결하려면 장치를 서로 연결하는 중앙 장치가 필요합니다. 초기에는 그 장치로 허브를 사용했습니다. 오늘날에는 스위치를 사용합니다. 허브가 스위치로 대체된 이유를 이해하면 근거리 네트워크가 실제로 작동하는 방식과 스위치가 훨씬 뛰어난 이유를 알 수 있습니다. 이 단원에서는 소박한 허브와 허브를 쓸 수 없게 만든 문제에 초점을 맞춥니다.

허브는 여러 포트를 갖추고 장치를 별 모양으로 연결하는 간단한 장치입니다. 하지만 허브는 지능적이지 않습니다. 프레임(LAN에서 데이터 단위를 의미함)이 한 포트로 들어오면 허브는 단순히 다른 모든 포트로 해당 프레임을 반복해서 전송합니다. 주소를 확인하거나 데이터가 어디로 가야 하는지 판단하지 않습니다. 연결된 모든 장치는 자신이 수신 대상인지 여부와 관계없이 모든 전송을 받습니다.

허브는 물리 계층(OSI 모델의 계층 1)에서 작동합니다. 전기 신호를 반복하고 증폭할 뿐이며, MAC 주소나 의미 있는 데이터로서의 프레임을 인식하지 못합니다. 이러한 이유로 허브를 다중 포트 리피터라고 부르기도 합니다. 목적지에 대한 지능이 없으므로 스위치처럼 전달 결정을 내릴 수 없습니다.

허브는 모든 데이터를 모든 장치에 반복해서 보내므로, 연결된 모든 장치는 하나의 충돌 도메인을 공유합니다. 충돌 도메인이란 두 장치가 동시에 전송할 때 전송이 서로 충돌할 수 있는 영역입니다. 모두가 하나의 전송 매체를 공유하므로 충돌이 자주 발생하며, 장치를 추가할수록 상황은 악화됩니다. 허브는 사실상 공유 버스의 문제를 별 모양 구조에서 다시 만들어 냅니다.

허브는 반이중 동작을 강제합니다. 즉, 장치는 한 번에 보내거나 받을 수 있지만 동시에 둘 다 할 수는 없습니다. 충돌에 대처하기 위해 장치들은 CSMA/CD(충돌 감지가 가능한 반송파 감지 다중 접속)를 사용했습니다. 먼저 듣고, 조용하면 전송하며, 충돌이 발생하면 잠시 기다렸다가 다시 시도하는 방식입니다. 이 방식은 작동하지만, 특히 사용량이 많은 허브에서 트래픽이 증가할수록 시간과 대역폭을 낭비합니다.

허브에서는 모든 장치가 전체 대역폭을 공유합니다. 허브의 전송 속도가 100Mbps이고 10개의 장치가 사용 중이라면, 실제로는 100Mbps를 나누어 사용합니다. 반면 스위치는 각 포트에 자체적인 전체 대역폭을 제공합니다. 이러한 공유 회선의 한계 때문에 허브는 부하가 걸리면 느려졌고, 네트워크가 성장할수록 성능을 따라가지 못하는 주요 원인이 되었습니다.

허브에는 보안 문제도 있습니다. 모든 프레임이 모든 포트로 전송되므로, 허브에 연결된 어떤 장치든 듣기만 하면 모든 트래픽을 캡처할 수 있습니다. 이를 스니핑이라고 합니다. 연결된 모든 사용자에게 민감한 데이터가 노출됩니다. 스위치는 프레임을 의도한 포트로만 전송하여 이러한 위험을 줄이므로, 일반적인 스위치 네트워크에서는 무심코 도청하기가 훨씬 어렵습니다.

차이는 매우 분명합니다.

• 허브 — 모든 포트로 반복 전송, 하나의 충돌 도메인, 공유 대역폭, 반이중, 취약한 보안
• 스위치 — 올바른 포트로 전달, 분리된 충돌 도메인, 포트별 전체 대역폭, 전이중, 더 강력한 보안

모든 장점은 스위치에 있으므로, 허브는 실제 네트워크에서 사라졌습니다.

진정한 의미의 허브는 현대 네트워크에서 사실상 사라졌으며, 저렴한 스위치가 허브를 완전히 대체했습니다. 중앙 연결 장치를 가리키는 말로 "허브"라는 단어를 느슨하게 사용하는 경우는 여전히 들을 수 있고, 실습 환경이나 분석 중 트래픽을 의도적으로 스니핑할 때 허브가 드물게 사용되기도 합니다. 시험에서는 허브를 역사적으로 이해하고 스위치와 비교해야 하는 구식 기술로 간주하시면 됩니다.

허브와 스위치 사이에는 브리지가 등장했습니다. 브리지는 두 네트워크 세그먼트를 연결하며, 허브와 달리 MAC 주소를 읽고 트래픽이 두 세그먼트 사이를 통과해야 하는지 판단하여 로컬 트래픽이 불필요하게 전달되지 않도록 필터링합니다. 브리지는 본질적으로 포트 수가 매우 적은 스위치이며, 스위치를 다중 포트 브리지라고 부르기도 합니다. 브리지는 주소를 인식하는 지능적인 전달 방식을 도입했고, 스위치는 이를 나중에 더욱 발전시켰습니다.

허브는 사라졌지만, 허브를 통해 배우는 개념은 여전히 핵심적입니다. 충돌 도메인, 반이중, CSMA/CD, 공유 대역폭은 모두 허브 시대에서 비롯되었으며, 시험에서도 이를 다룹니다. 허브의 결함을 이해하면 스위치가 무엇을 해결했는지 가장 명확하게 알 수 있고, 스위치 전달, MAC 테이블, 충돌 도메인과 브로드캐스트 도메인의 차이를 다루는 다음 수업을 준비하는 데도 도움이 됩니다.

허브에 대한 이해도를 확인해 보세요.

허브는 모든 프레임을 아무 판단 없이 모든 포트로 보내는 계층 1 다중 포트 리피터라는 것을 배웠습니다. 이로 인해 하나의 공유 충돌 도메인이 만들어지고, CSMA/CD를 사용하는 반이중 동작이 강제됩니다. 또한 모든 장치가 대역폭을 나누어 사용하며, 어느 장치든 모든 트래픽을 스니핑할 수 있습니다. 이러한 결함 때문에 허브는 구식 기술이 되었습니다. 스위치는 프레임을 올바른 포트로만 전달하여 각 문제를 해결했습니다. 허브의 개념은 충돌 도메인의 기반이자 앞으로 배울 주제의 토대이므로 여전히 중요합니다.