[개념 정리/네트워크] 네트워크 토폴로지 5가지 종류별 특징 & 장단점
네트워크 토폴로지(Network Topology)
네트워크 토폴로지란 노드와 링크가 어떻게 구성되어 있는지 그 배치를 말한다.
토폴로지(topology)는 영어로 지형학이라는 뜻이 있는데,
노드와 링크의 배치된 지형과 비슷한 뜻으로 이해할 수 있겠다.
네트워크 토폴로지에는 대표적으로
버스, 스타, 트리, 링, 메시의 5가지 종류가 있다.
1. 버스 토폴로지(Bus topology)
버스 토폴로지는 하나의 회선에 여러 노드가 연결된 형태다.
마치 노드들이 중앙 회선(메인 링크)이라는 버스에 탄 것과 같은 형태다.
노드의 추가와 삭제가 쉽고,
설치 비용이 적다.
장점
- 소규모 네트워크를 구축하기 매우 쉽다.
- 한 노드에 장애가 발생해도 다른 노드에 영향을 미치지 않는다.
단점
- 메인 링크에 많은 트래픽이 생기면 정체 현상이 발생할 수 있다. (패킷 손실율이 높다.)
- 메인 링크가 망가지면 큰 문제가 된다.
2. 스타 토폴로지(Star topology)
스타 토폴로지는 별 모양처럼 중앙의 노드를 기반으로 연결된 형태이다.
노드의 추가와 삭제가 쉽다.
장점
- 중앙 노드 외의 다른 노드에 장애가 발생해도 다른 노드는 영향 받지 않는다.
- 안정성이 높다. 중앙 노드가 아니라면 특정 노드에 침해가 발생했을 때 다른 노드로 퍼지기 어렵다. 특정 노드에서 다른 노드로 가기 위해서는 중앙 노드를 거쳐야 하고, 일반적으로 스타 토폴로지의 중앙 노드는 방화벽이 강력하기 때문이다.
- 특정 링크에 문제가 생겨도 나머지 부분은 정상적으로 작동한다.
단점
- 중앙 노드에 에러 발생 시 피해가 크다.
3. 트리 토폴로지(Tree topology)
트리 토폴로지는 뿌리가 뒤집힌 나무 형태로 가장 위 중앙 노드를 루트(뿌리), 가장 끝 아래 노드를 리프(나뭇잎)이라고 부른다.
계층적 트리폴로지라고도 한다.
노드 추가와 삭제 난이도는 보통 정도이다.
리프 노드 기반 확장과 리프 노드 삭제는 쉽지만, 그 외 노드를 삭제하는 것은 어렵다.
버스 토폴로지와 스타 토폴로지가 혼합된 하이브리드 형태이다.
장점
- 주로 리프 노드로 확장하기에 노드 확장에 용이하다.
- 리프 노드의 에러는 나머지 부분에 영향을 미치지 않는다.
단점
- 특정 노드에 트래픽이 집중되면 하위 노드들이 영향을 받는다.
- 루트 노드에 문제가 생기면 전체 네트워크에 문제가 된다.
트리 토폴로지의 예시로는 백본 케이블이 있다.
백본 케이블은 여러 소형 네트워크들을 묶어 대규모 파이프라인을 만들어
극도로 높은 대역폭으로 다른 네트워크 집합과 연결되는 네트워크, 대규모 패킷 통신망을 말한다.
4. 링 토폴로지(Ring topology)
링 토폴로지는 고리 형태로, 노드의 추가와 삭제가 쉽다.
장점
- 노드 수가 많아져도 데이터 손실이 없다. 토큰을 기반으로 연속적으로 연결된 노드들을 거쳐 통신 권한 여부를 따지고, 권한이 없는 노드는 데이터를 전달받지 않는 방식이다.
단점
- 링크 또는 노드 중 하나라도 에러가 발생하면 전체 네트워크가 영향을 받는다.
- 토큰이 없는 노드는 통신에 참여할 수 없어 데이터를 공유받지 못한다.
5. 메시 토폴로지(Mesh topology)
메시 토폴로지는 그물망이라는 뜻의 Mesh와 같이 서로 연결되어 있는 형태이다.
하나의 노드가 추가 삭제될 때마다 여러 회선이 영향을 받기 때문에,
노드의 추가와 삭제가 어렵다.
* 회선은 비용이 높아 노드 추가/삭제 시 반드시 함께 추가/삭제 되어야 한다.
메시 토폴로지에는 full, partially-connected 두 가지가 있으나,
이론적인 특성은 full을 기준으로 이해하면 된다.
full 메시 토폴로지의 경우 n*(n-1)/2개의 회선이 필요하다.
장점
- 안정성이 높다. 한 노드에 장애가 생겨도 다른 노드에 영향을 미치지 않는다.
- 트래픽을 분산시킬 수 있다.
단점
- 회선이 비효율적으로 많아 구축 비용이 높다.
토폴로지의 활용
토폴로지를 파악하여 병목 현상*을 해결할 수 있다.
구축된 시스템의 토폴로지를 알고 있다면
어떤 회선 또는 서버의 용량을 증가시켜야 하는지 파악할 수 있다.
*병목(bottleneck) 현상:
네트워크에서는 많은 트래픽에 의해 데이터 흐름이 제한되는 상황을 말한다. 핫 스팟이라고도 한다.
참고: inflearn 강의 'CS 지식의 정석 - 큰돌'