Hub, Bridge, Router

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1. 허브 (Hub: "멍청한" 중계기)

OSI 계층: 1계층 (물리 계층, Physical Layer)

허브는 가장 단순한 네트워크 장비입니다. 데이터에 대한 지능이 전혀 없습니다. MAC 주소나 IP 주소를 이해하지 못하며, 오직 전기 신호만 이해합니다.

• 작동 방식 (브로드캐스팅): 허브가 한 포트로 데이터 패킷(프레임)을 받으면, 그 전기 신호를 복제하여 연결된 다른 모든 포트로 무작정 쏘아 보냅니다. 받는 사람이 누구인지는 신경 쓰지 않습니다.
• "파티" 비유: 사람들로 가득 찬 방을 상상해 보세요. A가 B에게 비밀 이야기를 하고 싶을 때, A가 방이 떠나가라 소리를 지르는 것과 같습니다. B는 듣겠지만, 나머지 사람들은 시끄러운 소음을 무시해야 합니다.
• 충돌 도메인 (Collision Domain): 허브 전체는 단 하나의 충돌 도메인입니다. 만약 컴퓨터 A와 컴퓨터 B가 동시에 데이터를 보내려 하면, 신호가 충돌하여 둘 다 망가집니다. 둘 다 멈추고 다시 시도해야 합니다.
• 보안 위험: 트래픽이 모든 사람 에게 전송되므로, 해커가 허브에 연결하여 자신의 네트워크 카드를 "무차별 모드(Promiscuous Mode)"로 설정하면, 자신에게 오지 않은 패킷(비밀번호, 이메일 등)까지 모두 엿볼 수 있습니다.
• 반이중 (Half-Duplex): 허브는 반이중 통신을 합니다. 보낼 때 받지 못하고, 받을 때 보내지 못합니다 (무전기 방식).

현재 상태: 도태됨 (Obsolete). 요즘 물리적인 허브를 보는 것은 매우 드뭅니다. 스위치(Switch)로 완전히 대체되었습니다.

2. 브리지 (Bridge: "소프트웨어" 검사관)

OSI 계층: 2계층 (데이터 링크 계층, Data Link Layer)

브리지는 허브보다 똑똑합니다. 주된 목적은 두 개의 분리된 네트워크 세그먼트(예: LAN A와 LAN B)를 연결하고, 트래픽을 필터링하여 혼잡을 줄이는 것입니다.

• 작동 방식 (MAC 주소 학습):
  • 브리지는 MAC 주소 테이블을 유지 관리합니다.
  • 프레임이 도착하면, 브리지는 출발지 MAC을 보고 어느 기기가 다리의 어느 쪽에 있는지 "학습"합니다.
  • 그다음 목적지 MAC을 확인합니다:
    1. 목적지가 출발지와 같은 쪽에 있다면, 브리지는 패킷이 건너가지 못하게 차단(Block) 합니다. (받을 사람이 여기 있는데 굳이 건너편으로 보낼 필요가 없으니까요.)
    2. 목적지가 다른 쪽에 있다면, 패킷을 전달(Forward) 합니다.
    3. 목적지를 모른다면, 모든 포트로 뿌립니다(Flood, 허브처럼 동작).
• 충돌 도메인: 브리지는 충돌 도메인을 나눕니다(Break up). 브리지의 각 포트는 별도의 충돌 도메인이 됩니다. 즉, A 구역의 트래픽 충돌이 B 구역에 영향을 주지 않습니다.
• 소프트웨어 브리지: 물리적인 하드웨어 브리지는 드물지만, 소프트웨어 브리지는 현대 개발 환경에서 매우 중요합니다.
  • 개발자 관련성: 도커(Docker)는 기본적으로 브리지 네트워크 드라이버(docker0)를 사용합니다. 호스트 머신 안에 가상의 소프트웨어 브리지를 만들어 컨테이너끼리 통신하게 하고 외부와는 격리합니다.

참고: 여러분이 매일 사용하는 네트워크 스위치(Switch) 는 기술적으로 볼 때 '포트가 여러 개 달린 하드웨어 가속 브리지'입니다.

3. 라우터 (Router: "지능형" 경로 관리자)

OSI 계층: 3계층 (네트워크 계층, Network Layer)

라우터는 서로 다른 네트워크를 연결하기 위해 설계되었습니다(예: 집 LAN과 통신사의 WAN 연결, 또는 192.168.1.x 서브넷과 10.0.0.x 서브넷 연결). 물리적인 MAC 주소가 아닌 IP 주소를 기반으로 판단을 내립니다.

• 작동 방식 (라우팅):
  • 패킷이 도착하면 라우터는 목적지 IP 주소를 검사합니다.
  • 자신의 라우팅 테이블(네트워크 지도)을 확인하여 목적지로 가는 최적의 경로를 찾습니다.
  • 목적지로 향하는 다음 경로(Next Hop)로만 데이터를 보냅니다.
• 브로드캐스트 도메인: 라우터는 브로드캐스트를 차단합니다. 컴퓨터가 "전체에게 알림(Broadcast)" 메시지를 보내도, 라우터는 이를 다른 네트워크로 넘기지 않고 죽여버립니다. 이는 "브로드캐스트 폭풍(Broadcast Storms)"이 인터넷 전체를 마비시키는 것을 방지합니다.
• NAT (네트워크 주소 변환): 대부분의 가정용 공유기(Router)는 NAT 기능을 수행합니다. 기기들의 사설 IP(192.168.x.x)를 하나의 공인 IP로 변환하여 인터넷을 할 수 있게 해줍니다.
• 개발자 관련성: 쿠버네티스(Kubernetes)의 "Ingress"나 Kube-Proxy는 정교한 라우팅 계층처럼 동작하여, 들어오는 요청을 규칙에 따라 어떤 노드의 어떤 파드(Pod)로 보낼지 결정합니다.

요약 비교표

references