낮은 엔트로피 사회

이전 시간에는 거리가 멀어질 때 리피터라는 장치로 연결해 통신할 수 있다는 걸 배웠다. 

여기서 연구실에 더 많은 컴퓨터가 들어올 때는 어떻게 할까 

랜카드를 PC에 추가로 연결하면 되는거 아닐까? 

PC1 ~ PC4까지 있을 때, 

PC1은 PC2,3,4와 통신하기 위해 랜카드 3개가 필요 

앞으로 컴퓨터 몇 대를 더 연결할지도 모르는데 컴퓨터 한 대당 랜카드를 하나씩 둔다면 확장성에 문제가 생길 것이다. 

어떻게하지?! 

이런 문제점 때문에 등장한 장치가 허브이다. 

허브의 뜻: 중심 

허브는 여러 대의 컴퓨터를 연결하는 중심이 되는 장치이다. 

컴퓨터는 서로 통신하기 위해서 직접 케이블로 연결하는 것이 아니라 중간에 있는 허브에 케이블로 연결한다. 

허브에는 랜선을 꼽을 포트가 있다. 

4대의 컴퓨터가 통신을 위해 허브에 연결할 때, 

PC1이 PC4에 데이터를 전송하고 싶다면 목적지 MAC 주소를 PC4로 설정하고 연결된 허브로 데이터를 보낸다. 

데이터를 수신한 허브는 수신한 포트를 제외한 나머지 포트로 데이터를 전송한다. 

즉 브로드 캐스팅을 한다. 

허브는 이 과정에서 PC1에서 전달되는 약해진 신호를 다시 증폭까지 한다. 

즉 리피터 역할도 한다. 이때문에 허브를 멀티포트 리피터 라고도 부른다. 

MAC주소에 상관없이 단순히 물리 신호를 브로드캐스팅 하므로 물리 계층에 해당하는 장치이다. 

PC2, PC3, PC4의 랜카드는 허브에서 온 아날로그 신호를 디지털 데이터로 바꾼다. 

랜카드는 프레임의 헤더에 적힌 목적지 MAC주소를 참조해 자신의 MAC주소와 비교한다. 

PC2와 PC3은 목적지 MAC주소가 자신의 MAC주소와 일치하지 않으므로 버린다. 

PC4는 목적지 MAC 주소가 자신의  MAC 주소와 일치하므로 이 데이터를 상위 계층으로 보내 처리합니다. 

허브의 등장으로 연결할 때마다 랜카드를 추가할 필요없이 통신할 수 있게 됐다~! 

더 많은 PC를 연결하고 싶으면 더 큰 허브를 사야할까? 

10포트 짜리 허브를 사도 되고 

만약에 5포트 짜리 2개 허브가 있다면 

허브끼리 서로 연결하고, 여기에 컴퓨터를 연결하면 8대 컴퓨터가 통신이 가능해 지는 것이다. 

그럼 컴퓨터가 늘어날 때마다 허브를 추가하면 이론적으로 무한대로 연결할 수 있는것일까? 

안타깝지만 그럴 수 없다. 

동시에 신호를 보내고 싶지만, 허브는 브로드 캐스팅을 하기 때문에

충돌을 예방하기 위해 충돌이 발생하지 않을 때 전송한다. 

이를 CSMA/CD라고 한다. 

CSMA/CD는 한 순간에는 하나의 PC만 데이터를 전송한다는 것만 기억하자. 

허브는 구조상의 이유로 충돌이 발생할 수밖에 없고 충돌이 발생할 수 있는 영역을 

Collision Domain이라고 부른다. 

CSMA/CD를 사용해 반이중 통신( 송신을 하는 동안엔 수신을 할 수 없고, 수신을 하는 동안엔 송신을 할 수 없는 통신)* https://dipping.tistory.com/19

이 되어 버렸는데, 만약 PC가 추가될 때마다 허브에 PC를 연결하게 된다면 

하나의 콜리전 도메인에 많은 PC가 있게 되고, 

100대가 연결되었다면 한 순간에 하나의 PC만 데이터를 전송할 수 있으므로 통신속도가 매우 느려지게 된다. 

이것이 허브의 한계이고 데이터링크 계층에서 배울 브리지, 스위치가 등장하는 이유이다. 

<정리> 

허브는 케이블로 두 대의PC 가 직접 통신하는 방식에서 여러 대가 통신할 수 있도록 해주는 혁신적인 장치이다. 

1개의 랜카드로 여러 PC가 통신이 가능하게 된 것이다! 

신호도 증폭해줘서 리피터역할도 한다.(멀티포트 리피터)

하지만 연결된 모든 PC에 브로드캐스팅을 하므로 충돌이 발생할 수 있고 CSMA/CD로 충돌을 예방한다. 

즉 한순간에 하나의 PC만 데이터를 전송할 수 있다. (반이중 통신)

충돌이 발생할 수 있는 영역을 콜리전 도메인이라고 부르고 콜리전 도메인에 많은 컴퓨터가 연결되면 속도가 떨어진다는 단점이 있다. 

따라서 많은 PC를 연결할 수 없다. 

허브는 데이터링크 계층의 기술인 MAC 주소를 구분하지 않기 땜누에 물리 계층에 해당하는 장치이다. 

전송방식에 따른 통신의 종류를 알아보자. 

단방향(Simplex) 통신 

- 송신측에서 수신측으로만 데이터를 보낼 수 있다. 

- TV, 라디오 등에서 사용한다. 

- 송신측이 수신측으로부터 어떠한 데이터를 받지 않기 때문에 수신측에서 문제가 발생해도 송신측에서 알 수 없다는 단점이 있다. 

반이중(Half duplex)통신

- 송신을 하는 동안엔 수신을 할 수 없고, 수신을 하는 동안엔 송신을 할 수 없는 통신 

- 무전기가 대표적이다. 

- 한 노드가 데이터 전송을 하고 송신을 종료하는 신호를 보내면 그제야 수신측은 송신을 할 수 있다.

전이중(Full duplex)통신

- 송신과 수신을 동시에 할 수 있다. 

- 전화기가 대표적!