스위치, 라우터 및 허브의 작동 방식 및 차이점

3 명의 머스킷티어의 작동 원리

I. 허브

1. 허브란 무엇입니까

허브를 이해하기 전에 중계기를 알아야 합니다. 우리가 접촉한 네트워크 중 가장 간단한 것은 두 대의 컴퓨터가 두 개의 네트워크 카드를 통해 하나의' 이중 상호 연결' 을 형성하는 것이다. 두 네트워크 카드 사이에는 일반적으로 비차폐 연선을 신호 케이블로 사용한다. 트위스트 페어 (twisted pair) 는 신호를 전송할 때 신호 전력이 점차 감소하기 때문에 신호가 어느 정도 감쇄되면 신호 왜곡이 발생할 수 있으므로 신호 품질을 보장하면서 트위스트 페어 (twisted pair) 의 최대 전송 거리는100m 입니다. 두 컴퓨터 사이의 거리가100m 를 초과할 때 두 컴퓨터 간의 상호 연결을 위해 두 컴퓨터 사이에' 중계기' 를 설치했는데, 이는 감쇠가 불완전한 신호를 정리하고 완전한 신호를 재생성한 다음 전송을 계속하는 것이다.

중계기는 일반 hub 의 전신이며, hub 는 사실 다중 포트 중계기이다. 허브에는 일반적으로 4, 8, 16, 24, 32 개의 RJ45 커넥터가 있으며, 이러한 인터페이스를 통해 허브는 해당 수의 컴퓨터에 대해 "트렁킹" 기능을 수행할 수 있습니다. 인터넷에서' 중심' 위치에 있기 때문에 허브는' 허브' 라고도 합니다.

2. 허브 작동 원리

허브의 작동 원리는 매우 간단하다. 그림 2 를 예로 들다. 그림에서 이 허브는 8 개의 포트가 있는 허브이며 * * * 8 대의 컴퓨터를 연결합니다. 허브는 네트워크의 중심에 있으며 신호는 허브를 통해 전달되므로 8 대의 컴퓨터를 상호 연결할 수 있습니다. 구체적인 통신 절차는 다음과 같습니다. 1 컴퓨터가 8 번 컴퓨터로 메시지를 보내는 경우 1 컴퓨터의 네트워크 카드가 꼬인 쌍선을 통해 hub 에 메시지를 보내면 hub 는 8 번 컴퓨터로 직접 메시지를 보내지 않고 동시에 8 개 포트에 "방송" 메시지를 보냅니다. 8 개 포트의 컴퓨터가 브로드캐스트 메시지를 수신하면 해당 메시지를 확인합니다. 정보가 1 번호 컴퓨터가 8 번 컴퓨터로 전송되기 때문에, 결국 8 번 컴퓨터는 정보를 받게 되고, 다른 7 대의 컴퓨터는 정보를 받지 못합니다. 왜냐하면 자신이 아니기 때문입니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 컴퓨터명언)

허브의 특성

1)*** 대역폭을 즐기십시오

허브의 대역폭은 통신 시 도달할 수 있는 최대 속도입니다. 현재 중소형 LAN 에서 사용되는 허브에는 10Mbps, 100Mbps, 100/ 100 Mbps 어댑티브 세 가지가 있습니다.

대역폭이 10Mb 인 허브의 최대 전송 속도는 10Mbps 입니다. 연결된 컴퓨터가 100Mbps 네트워크 카드를 사용하더라도 데이터 전송 속도는 여전히 10Mbps 에 불과합니다. 10/ 100Mbps 어댑티브 허브는 포트가 연결된 NIC 속도에 따라 대역폭을 자동으로 조정합니다. 10Mbps 네트워크 카드를 연결할 때 대역폭은100mb 입니다. 100Mbps 네트워크 카드를 연결할 때 대역폭은 100Mb 이므로 이 허브를' 듀얼 스피드 허브' 라고도 합니다.

허브는' * * *' 장치이며 허브 자체가 대상 주소를 인식하지 못합니다. 동일한 LAN 내의 호스트 A 가 호스트 B 에 데이터를 전송할 때 패킷은 hub 기반 네트워크에서 브로드캐스트되고 각 터미널은 패킷 헤더의 주소 정보를 확인하여 수신할지 여부를 결정합니다.

Hub 는 클럭 주기 동안 한 세트의 정보만 전송할 수 있기 때문에 hub 가 많은 수의 시스템에 연결되어 있는 경우 많은 시스템에서 동시에 통신해야 하는 경우가 많으므로 정보 혼잡, 충돌 등과 같은 hub 의 생산성이 떨어질 수 있습니다.

왜 그럴까요? 예를 들어 그림 2 를 예로 들어 보겠습니다. 컴퓨터 1 이 hub 를 통해 컴퓨터 8 로 정보를 보내고 있을 때, 컴퓨터 2 도 hub 를 통해 컴퓨터 7 로 정보를 보내려고 할 때, hub 에 연락하려고 할 때 hub 가 컴퓨터 1 에 사용 중이라는 것을 알게 되면 컴퓨터 2 는 "데이터를 가지고 hub 앞에 서 있다" 고 말했다. 컴퓨터 2 가 허브 (허브가' * * *' 이기 때문에 쉽게 잡을 수 있음) 에 성공적으로' 선집' 하면 전송 중인 컴퓨터 1 의 데이터가 중지되므로 컴퓨터 1 도' 선집' 됩니다 ...

허브에 있는 각 포트의 실제 속도는 허브의 대역폭뿐만 아니라 동시에 작동하는 장치의 수와 관련이 있음을 알 수 있습니다. 예를 들어 8 대의 컴퓨터가 대역폭이 10Mb 인 허브에 연결되어 있습니다. 이 8 대의 컴퓨터가 동시에 작동할 때 각 컴퓨터의 실제 대역폭은 10/8= 1.25Mb 입니다!

2? 반이중

전이중 (full duplex): 두 장치가 데이터를 송수신할 때 양 당사자가 동시에 송수신할 수 있습니다. 이 전송 모드는 전이중입니다. 그러나 반이중 전송 모드에서 한 장치가 데이터를 전송하는 동안 다른 장치는 동시에 데이터를 전송할 수 없는 데이터만 수신할 수 있습니다.

허브는 "브로드캐스트" 방식으로 정보를 전송하기 때문에 데이터 전송 시 허브는 반이중 상태로만 작동할 수 있습니다. 예를 들어, 컴퓨터 1 과 컴퓨터 8 은 서로 데이터를 전송해야 합니다. 컴퓨터 1 데이터 전송 시 컴퓨터 8 은 컴퓨터 1 에서 보낸 데이터만 수신할 수 있습니다. 1 컴퓨터가 전송을 중지하고 수신 준비가 된 경우에만 자신의 정보를 에 보낼 수 있습니다.

둘째, 스위치

1. 스위치란 무엇입니까

스위치 (스위치 허브라고도 함) 는 내부 처리 후 정보를 재생성하여 지정된 포트로 전달하며 자동 주소 지정 및 스위칭 기능을 제공합니다. 스위치가 전송 패킷의 대상 주소를 기준으로 각 패킷을 소스 포트에서 대상 포트로 개별적으로 전송하기 때문에 다른 포트와의 충돌을 방지합니다. 광의스위치는 통신 시스템에서 정보 교환 기능을 완성하는 장치이다.

2. 스위치 작동 원리

컴퓨터 네트워크 시스템에서 스위치는 * * * 작업 모드의 약점을 즐기기 위해 도입되었습니다. 허브는 * * * 작업 모드의 대표입니다. 만약 허브를 우체부에 비유한다면, 우체부는 글자를 읽을 수 없는' 바보' 이다. 그는 편지의 주소를 근거로 편지를 수신인에게 직접 보내는 방법을 모르고, 편지를 모든 편지 있는 사람에게만 나누어 주고, 수신인이 주소 정보를 근거로 자신의 것인지 판단하게 한다. 스위치는 "스마트" 우편 배달부입니다. 스위치에는 고대역폭 백엔드 버스와 내부 스위칭 매트릭스가 있습니다. 스위치의 모든 포트가 이 후면 버스에 걸려 있다. 제어 회로가 패킷을 수신하면 처리 포트는 메모리에서 주소 테이블을 찾아 대상 MAC (네트워크 카드의 하드웨어 주소) 의 NIC (네트워크 카드) 가 연결된 포트를 결정하고 내부 스위칭 매트릭스를 통해 패킷을 대상 포트로 빠르게 보냅니다. 대상 MAC 이 없으면 스위치가 모든 포트에 브로드캐스트합니다. 포트 응답을 받으면 스위치는 새 주소를 "학습" 하여 내부 주소 테이블에 추가합니다.

스위치가 네트워크 카드에서 보낸 "편지" 를 받으면 위의 주소 정보와 자신이 가지고 있는 "상주 호적부" 에 따라 신속하게 수신자에게 편지를 보내는 것을 볼 수 있다. 만일 수신인 주소가' 호적본' 에 없다면 스위치는 허브처럼 편지를 모든 사람에게 나누어 주고 수신인을 찾을 것이다. 수취인을 찾으면 거래소는 즉시 이 사람의 정보를' 호적본' 에 등록하여 향후 고객에게 서비스를 제공할 때 편지가 신속하게 배달될 수 있도록 합니다.

3. 스위치의 성능 특성

1) 단독 대역폭

스위치는 주소 정보에 따라 지능적으로 대상에 데이터를 전송할 수 있기 때문에 hub 처럼 데이터를 전송할 때 수신인이 아닌 사람들을 "방해" 하지 않습니다. 이렇게 하면 스위치가 여러 포트 그룹 간에 동시에 데이터를 전송할 수 있습니다. 또한 각 포트는 별도의 네트워크 세그먼트로 볼 수 있으며, 통신 쌍방은 다른 장치와 경쟁하지 않고 모든 대역폭을 독립적으로 즐길 수 있습니다. 예를 들어, 호스트 a 가 호스트 d 에 데이터를 전송할 때 호스트 b 는 동시에 호스트 c 에 데이터를 전송할 수 있으며 두 전송 모두 네트워크의 전체 대역폭을 즐길 수 있습니다. 10Mb 스위치를 사용하고 있다고 가정하면 스위치의 총 트래픽은 2 ×10mb = 200 입니다

2) 전이중

스위치의 두 포트는 서로 통신할 때 채널이 상대적으로 독립적이므로 전이중 통신이 가능합니다.

셋째, 허브와 스위치의 차이점

작동 원리면에서 스위치와 허브는 매우 다릅니다. 첫째, OSI 아키텍처에서 허브는 OSI 의 첫 번째 계층 물리적 계층 장치에 속하고 스위치는 OSI 의 두 번째 계층 데이터 링크 계층 장치에 속합니다.

둘째, 작업 모드에서 hub 는' 방송' 모드를 채택하여' 방송 폭풍' 을 일으키기 쉬우며, 네트워크 규모가 클 때 성능에 큰 영향을 미친다. 스위치가 작동할 때 요청 포트와 대상 포트만 서로 응답하고 다른 포트에는 영향을 주지 않으므로 스위치는 충돌 도메인을 어느 정도 격리하여 브로드캐스트 스톰 발생을 효과적으로 억제할 수 있습니다.

또한 대역폭의 경우 허브에 있는 포트 수에 관계없이 모든 포트가 하나의 대역폭을 공유하고, 두 포트만 동시에 데이터를 전송할 수 있으며, 다른 포트는 기다릴 수 있고, 허브는 반이중 모드로만 작동할 수 있습니다. 스위치의 경우 각 포트마다 전용 대역폭이 있으므로 두 포트가 작동해도 다른 포트의 작업에 영향을 주지 않습니다. 동시에 이 스위치는 반이중 모드뿐만 아니라 전이중 모드에서도 작동할 수 있습니다.

스위치와 허브의 차이점을 가장 간단한 언어로 설명하면 지능과 비지능성의 차이여야 한다. 분명히 허브는 여러 컴퓨터를 연결하는 네트워크 장치입니다. 신호 확대 및 전송 역할만 할 수 있고 신호의 파편은 처리할 수 없으므로 전송 중 오류가 발생하기 쉽습니다. 스위치는 허브의 모든 기능뿐만 아니라 자동 주소 지정, 스위칭 및 처리 기능도 갖춘 지능형 허브로 볼 수 있습니다. 또한 데이터 전송 중 발신자와 수신자는 독립적으로 작동하며 다른 포트와는 상관 없이 작동하므로 데이터 손실을 방지하고 처리량을 높일 수 있습니다.

넷째, 라우터

1. 라우터의 역할

허브나 스위치를 통해 여러 대의 컴퓨터를 비교적 큰 LAN 으로 결합할 수 있지만 (그림 3), 시스템 수가 일정 수에 도달하면 문제가 발생합니다. 허브로 구성된 LAN 의 경우 "브로드캐스트" 작동 모드로 인해 네트워크 크기가 커지면 전송 중 정보의 충돌과 차단이 점점 더 심각해집니다. 둘째, 이 LAN 은 안전하지 않으며 관리에도 좋지 않습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 대형 네트워크를 작은 서브넷과 네트워크 세그먼트로 분할하거나 여러 VLANs (가상 LAN) 로 직접 나눕니다. VLAN 에서 한 호스트가 보낸 정보는 동일한 VLAN 번호를 가진 다른 호스트로만 전송할 수 있으며 다른 VLAN 구성원은 해당 정보나 브로드캐스트 프레임을 수신할 수 없습니다. VLAN 을 사용하여 네트워크를 분할한 후에는 네트워크에서 브로드캐스트 스톰 억제, 네트워크 보안 강화, 중앙 집중식 관리 등을 효과적으로 수행할 수 있습니다 (그림 4).

LAN 이라면 서로 다른 VLAN 의 호스트가 서로 통신해야 하는데 어떻게 해야 하나요? 이때 너는 라우터 (라우터) 를 통해 도와야 한다. 라우터는 서로 다른 서브넷, 네트워크 세그먼트 및 VLAN 의 컴퓨터를 연결하여 자유롭게 통신할 수 있습니다. 또한, 우리 모두가 알다시피, 현재 네트워크의 유형은 매우 다양하며, 네트워크마다 사용되는 프로토콜과 속도도 다르다. 서로 다른 두 패브릭의 네트워크에 상호 연결이 필요한 경우에도 라우터를 통해 수행할 수 있습니다. 라우터는 두 개의 아키텍처가 비슷하거나 다른 LAN 세그먼트를 연결하여 더 큰 LAN 또는 WAN 을 형성할 수 있습니다.

라우터는 여러 네트워크 또는 네트워크 세그먼트를 연결하는 네트워크 디바이스임을 알 수 있습니다. 서로 다른 네트워크, 네트워크 세그먼트 또는 VLAN 간에 데이터 정보를 "번역" 하여 서로의 데이터를 "읽기" 하여 더 큰 네트워크를 형성할 수 있습니다.

2. 라우터 작동 방식

라우팅이란 인터넷을 통해 소스 위치에서 타겟 위치로 정보를 이동하는 활동을 말합니다. 그러면 라우터는 도대체 어떻게 번역합니까? 우리가 평소에 영어를 배우고 번역할 때, 반드시 영한사전 한 권을 준비하여 사전을 통해 영한공현전환을 실현할 것이다. 라우터의 경우 경로 테이블을 변환하는 사전도 있습니다. 라우팅 테이블에는 서브넷의 식별 정보, 네트워크의 라우터 수, 다음 라우터의 이름 등 다양한 전송 경로에 대한 관련 데이터가 저장됩니다. 경로 테이블은 시스템 관리자가 고정, 시스템에 의해 동적으로 수정, 라우터에 의해 자동 조정 또는 호스트에 의해 제어될 수 있습니다.

서로 다른 서브넷 및 네트워크 세그먼트를 라우터를 통해 상호 연결할 수 있습니다. 따라서 라우터는 허브나 스위치와 달리 일반적으로 허브나 스위치처럼 풀뿌리에서 작동하는 것이 아니라 네트워크의 "백본" 에 설치됩니다. 예를 들어, 관리, 보안 및 성능 고려 사항에 따라 전체 네트워크를 여러 VLAN 으로 나누는 대규모 엔터프라이즈 LAN 이 있습니다. 따라서 VLANs 간 통신을 할 때는 라우터를 사용해야 합니다.

이 기업 네트워크에는 분명히 네트워킹이 필요합니다. 기업의 경우, 일반적으로 통신의 DDN 회선을 임대하거나 Cable, 케이블, ISDN 을 사용하여 인터넷에 접속한다. 이때 사용되는 네트워크 시스템과 프로토콜이 다르기 때문에 기업 네트워크와 인터넷 간의 상호 연결을 완료하려면 라우터가 필요합니다.

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일반적으로 라우팅하는 동안 정보는 하나 이상의 중간 노드를 통과합니다. 일반적으로 사람들은 라우팅 및 교환을 비교합니다. 주로 일반 사용자의 눈에는 기능이 동일하기 때문입니다. 실제로 라우팅과 스위칭의 주요 차이점은 스왑이 OSI 참조 모델의 두 번째 계층 (데이터 링크 계층) 에서 발생하고 라우팅이 세 번째 계층, 즉 네트워크 계층에서 발생한다는 것입니다. 이러한 차이는 라우팅 및 스위칭이 정보를 이동하는 동안 서로 다른 제어 정보를 사용해야 함을 결정하므로 각 기능을 구현하는 방법도 다릅니다. 라우터는 라우팅을 통해 데이터 전달을 결정합니다. 전달 정책을 라우팅이라고 하며 라우터 이름의 기원이기도 합니다.

세 명의 머스킷티어의 외모 비교

우리는 허브, 스위치, 라우터의 작동 원리를 설명했지만, 많은 초보자들에게는 외관상 구별할 수 있기를 희망하는 경우도 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언) 물론 허브, 스위치, 라우터는 외관상으로는 확실히 다르지만 참조 정보로만 사용할 수 있습니다. 결국 현재 많은 허브, 스위치, 라우터 제품이 외관상 매우 유사하다. 그중에서 가장 구분하기 어려운 것은 일반적인 데스크톱 허브와 스위치이며 라우터는 비교적 쉽게 식별할 수 있습니다.

1. 허브 및 스위치 외관 차이

1) 허브 모양

허브의 구조는 비교적 간단하기 때문에 허브는 일반적으로 작습니다. 인터페이스 패널에는 일반적으로 8, 16, 24, 32 개의 RJ45 커넥터가 있습니다.

단일 허브 최대 인터페이스 수는 일반적으로 32 개이므로 50 대 또는 100 대의 호스트를 연결하려면 어떻게 해야 합니까? 허브에 "업 링크" 캐스케이드 포트의 출현으로 이 문제가 해결되었습니다. 종속 연결 포트를 통해 여러 허브를 연결하여 허브의 인터페이스 수와 연결 거리를 늘릴 수 있지만 최대 4 개의 허브만 종속 연결할 수 있습니다.

인터페이스에 해당하는 것은 패널의 한 줄 또는 두 줄의 숫자로 표시된 지시등으로 허브의 작동 상태를 나타냅니다. 여기서' 동력' 은 동력지표이고, 숫자로 표시된 지표는' 링크' 와' 행동' 이다. 정확한 신호가 RJ45 커넥터에 연결되면 해당 인터페이스의 "링크" 표시등이 계속 켜져 있고 신호가 전송되면 "동작" 표시등이 깜박입니다. 현재 허브는 일반적으로' 링크' 와' 동작' 지표를 하나로 결합하여 하나의 지표로' 링크' 와' 동작' 의 작업을 완성한다.

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2) 스위치 모양

적용 범위에 따라 스위치는 다양한 모양을 가지고 있습니다. 예를 들어, 백본 회선에 사용되는 일부 스위치는 사용자가 모듈을 구입하거나 추가하여 스위치의 기능을 향상시킬 수 있는 "모듈식" 통합 모드를 사용하는 경우가 많습니다. 이런 스위치는 일반적으로 대기업에 사용되며 부피도 크다.

소형 LAN 에 사용되는 데스크탑 스위치의 경우 일반 허브와 매우 유사하게 보입니다. 외관상으로는 이들을 구분하기 위해 명판에' 허브' 와' 스위치' 의 차이점을 제외하고는 지시등이 관건이다. 현재 스위치는 대부분 10/ 100Mbps 어댑티브 스위치이기 때문에 일반적으로 사용된다 또한 스위치는 전이중 또는 반이중 상태에서 작동할 수 있으므로 일반적으로 패널에 "FDX/COL" 또는 "FD/COL" 표시등이 있습니다.

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여기서 "FDX" 또는 "FDX" 는 "전이중" 의 약어로 스위치의 포트 중 하나가 전이중으로 작동하면 해당 "FDX" 표시등이 켜집니다. 그렇지 않으면 포트가 반이중으로 작동합니다. "COL" 은 정보 충돌 표시기입니다. 이 포트에서 전송되는 데이터에 충돌이 발생하면 표시등이 깜박이고 충돌이 심할수록 깜박임이 심해집니다.

허브의 경우 일부 어댑티브 10/ 100Mbps 허브에도 10Mbps 또는 100Mbps 에서 작동하는지 여부를 나타내는 지표가 있습니다 초보자는 이를 통해 허브와 스위치를 구분할 수 있다.

2. 라우터의 구성과 모양

1) 라우터 구성

라우터는 고급 네트워크 장치로서 모든 사람이 접근할 수 있는 것은 아니다. 왜냐하면 그것의 보급도가 허브와 스위치가 높지 않기 때문이다.

허브와 스위치는 작동하는 동안 하드웨어를 통해 신호를 직접 전송하지만 라우터는 다릅니다. 실제로 라우터는 CPU, 스토리지 미디어, 운영 체제가 있는 특수 컴퓨터이지만 PC 와 약간 다릅니다. 일반적으로 라우터는 하드웨어와 소프트웨어로 나눌 수 있습니다. 소프트웨어 부분은 주로 운영 체제입니다. 일반 PC 의 운영 체제는 Windows 제품군, Linux/Unix 등입니다. 라우터의 운영 체제는 IOS (인터넷 운영 체제) 입니다.

라우터의 하드웨어는 주로 CPU, 인터페이스 및 스토리지 미디어로 구성됩니다. 라우터의 CPU 는 컴퓨터의 CPU 기능과 동일합니다. 일반적으로 컴퓨터는 라우터보다 CPU 처리 능력이 뛰어나지만 일부 하이엔드 라우터도 최대 300MHz 주파수의 CPU 를 사용합니다. 라우터 내의 인터페이스는 네트워크에 연결하는 가장 직접적인 매체이기 때문에 매우 중요합니다. 그 인터페이스는 주로 이더넷 포트, 직렬 포트, FDDI, 토큰 링 등입니다. 컴퓨터에는 메모리와 하드 드라이브가 있고 라우터에도 있지만 이름은 다릅니다. 라우터의 스토리지 미디어는 주로 ROM (읽기 전용 메모리), 플래시 (플래시), NVROM (비휘발성 랜덤 액세스 메모리), Flash (동적 랜덤 액세스 메모리) 등입니다.

라우터는 특수 소프트웨어 기능을 통해 라우팅 작업을 완료합니다. 이 전문 라우터는 가격이 비싸기 때문에 지금은 라우터에 대한 요구가 높지 않은 일부 애플리케이션 환경에서 일반 PC 를 사용하여 라우팅 기능을 구현합니다. 예를 들어 PC 에 Windows2000 Server 를 설치한 다음 필요한 구성을 하면 "라우터" 가 구축됩니다.

2) 라우터 모양

라우터는 주로 백본 네트워크에서 작동하기 때문에 외관도 다양하다. 예를 들어, 일부 인터넷 백본 회선에서 사용되는 기가비트 라우터는 종종 모듈식으로 설계되어 있습니다.

그 중소기업들이 사용하는 라우터는 비교적 작다. 허브와 스위치처럼 보이는 라우터는 포트 수가 비교적 적지만 유형은 다양하다는 것이 가장 큰 모양입니다.

사실, 라우터는 주로 다른 유형의 네트워크를 연결하는 데 사용됩니다. 네트워크의 최상층에 있습니다. 비용을 고려해 볼 때, 그 포트는 확실히 적지만, 동시에 다양한 유형의 네트워크에 연결하려면 다양한 유형의 네트워크 인터페이스가 있어야 합니다.