1. 실습 목표
이번 실습에서는 허브(Hub)를 사용하여 여러 대의 PC를 하나의 네트워크로 연결하는 방법을 배웁니다.
이를 통해 다음과 같은 핵심 네트워크 개념을 이해할 수 있습니다.
- 허브의 동작 방식 (물리 계층, 브로드캐스트 기반)
- 브로드캐스트 통신 흐름 이해
- CSMA/CD 방식의 충돌 감지와 처리
- 허브와 리피터의 차이점 비교
2. 실습 환경 및 요구사항
2-1. 실습 도구
- Cisco Packet Tracer 설치 완료: [Cisco Packet Tracer] Cisco Packet Tracer란? 글 참고
- PC 3대 (Packet Tracer 내에서 장치 추가)
- Hub 1대 (Packet Tracer 내에서 장치 추가)
- 다이렉트 케이블 3개 (Packet Tracer 내에서 장치 추가)
2-2. 실습 구성도
[PC-0] [PC-1] [PC-2]
| | |
+-----------+------------+
|
[ Hub ]- 각 PC를 허브의 포트에 연결
- 다이렉트 케이블 사용
- IP 설정을 동일 네트워크 대역으로 구성
2-3. 실습 요구사항
실습 구성도를 참고하여 3대의 PC를 허브와 연결하여 3대의 PC들이 서로 통신 가능하도록 구성한다.
3. 실습 과정
Step 1. 장비 배치 및 연결
1) Cisco Packet Tracer 실행
- Packet Tracer를 실행하고 새로운 네트워크 작업 공간을 엽니다.
2) 다음 장비 추가
- PC-0, PC-1, PC-2 (End Devices)
- Hub 1대 (Network Devices > Hubs > Hub)
3) 케이블 연결
- 각각의 PC를 Hub에 다이렉트 케이블로 연결합니다.
- PC-0 ↔ Hub (FastEthernet0 ↔ FastEthernet0)
- PC-1 ↔ Hub (FastEthernet0 ↔ FastEthernet1)
- PC-2 ↔ Hub (FastEthernet0 ↔ FastEthernet2)
Step 2. IP 주소 설정
각 PC는 동일한 네트워크 대역을 사용하도록 IP를 설정합니다.
- PC-0
- IP: 192.168.10.1
- Subnet Mask: 255.255.255.0
- PC-1
- IP: 192.168.10.2
- Subnet Mask: 255.255.255.0
- PC-2
- IP: 192.168.10.3
- Subnet Mask: 255.255.255.0
📌 설정 방법: 각 PC → Desktop → IP Configuration → 위 정보 입력
Step 3. Ping 테스트
- PC-0에서 PC-1, PC-2에게 ping 전송
- ping 192.168.10.2
- ping 192.168.10.3
- 동일하게 PC-1 ↔ PC-2 간 ping 테스트 수행
✅ 모든 PC 간 통신이 성공적으로 이루어져야 합니다.
4. 실습 결과 및 검증
4-1. 정상적인 경우
모든 Ping 테스트에서 응답이 올 경우, 허브를 통해 PC들이 성공적으로 통신하고 있다는 뜻입니다.
Reply from 192.168.10.2: bytes=32 time<1ms TTL=1284-2. 실패하는 경우
- IP 주소 대역이 서로 다른 경우
- 케이블이 올바르게 연결되지 않은 경우
- 허브가 연결되지 않은 경우
5. 핵심 네트워크 개념 정리
5-1. 허브(Hub)의 동작 방식
- 허브는 물리 계층(1계층) 장비로, 리피터 기능을 포함하면서 여러 장비를 하나의 네트워크로 묶는 역할을 합니다.
- 입력된 데이터를 모든 포트로 전달 → 브로드캐스트 방식
- 데이터 프레임이 들어오면, 목적지 MAC 주소를 확인하지 않고 모든 장비에 전송
- 장비들은 수신한 데이터가 자기 MAC 주소에 해당하는지 확인한 후 처리하거나 무시
- 충돌(Collision) 가능성 존재 → 네트워크가 커질수록 성능 저하
5-2. 브로드캐스트 통신 흐름 예시
✅ 시나리오
- PC-0이 PC-1에게 메시지를 보냄
- 허브는 그 데이터를 PC-1, PC-2 모두에게 전달
- PC-1은 메시지를 처리하고, PC-2는 무시
📌 한 줄 요약: 허브는 수신한 데이터를 무조건 전체 포트로 뿌린다.
5-3. 브로드캐스트 통신의 특징
- 목적지 MAC 주소와 관계없이 모든 장비가 프레임을 수신
- 각 장비는 수신한 프레임을 분석 후, 자신에게 온 것이 아니면 무시
- 보안성과 효율성이 떨어지는 구조
5-4. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
허브 환경은 공유 매체(Shared Medium) 환경입니다.
즉, 모든 장비가 동일한 전송 경로를 공유하므로 충돌(Collision)이 발생할 수 있습니다.
✅ CSMA/CD 작동 원리
- 전송 전 매체(케이블)를 감지: 누가 사용 중인지 확인
- 비어 있으면 전송
- 만약 다른 장치와 동시에 전송하면 → 충돌 발생
- 충돌 감지 후
- 충돌 신호 전송
- 일정 시간 대기 후 재전송 시도 (Backoff)
📌 충돌이 잦아질수록 네트워크 성능이 급격히 저하됨
5-5. 리피터 vs 허브 차이점
| 항목 | 리피터 | 허브 |
| 계층 | 물리 계층 (1계층) | 물리 계층 (1계층) |
| 포트 수 | 보통 2포트 | 여러 포트 |
| 기능 | 신호 재생 및 증폭 | 신호 재생 + 브로드캐스트 |
| 역할 | 거리 확장 | 여러 장비 연결 |
| 통신 방식 | 단방향 | 브로드캐스트 |
📌 즉, 허브는 리피터의 기능을 포함하면서 여러 대의 장비를 동시에 연결할 수 있는 구조입니다.
5-6. 리피터와 허브의 차이점 요약
- 리피터는 단순히 거리를 확장하는 역할
- 허브는 리피터 기능 + 다중 장비 연결
- 허브는 네트워크 확장성은 좋지만 트래픽 혼잡과 충돌 문제가 있음
6. 결론 및 다음 단계
이번 실습을 통해 허브의 동작 방식과 브로드캐스트 통신 구조, CSMA/CD 충돌 감지 방식, 그리고 리피터와의 차이점을 이해했습니다. 허브는 구조가 단순하고 여러 장비를 손쉽게 연결할 수 있지만, 충돌이 잦고 브로드캐스트 트래픽이 많아지면 비효율적이라는 한계가 있습니다.
다음 실습 (5단계)에서는 브리지(Bridge)를 도입하여 충돌 도메인을 분리하고 네트워크를 보다 효율적으로 구성하는 방법을 알아보겠습니다.