컴퓨터 네트워크 토폴로지: 정의 및 유형

토폴로지는 모든 구성 요소가 서로 상호 연결되는 네트워크 구조를 정의합니다. 토폴로지에는 물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지의 두 가지 유형이 있습니다.

네트워크 토폴로지 유형

물리적 토폴로지는 네트워크의 모든 노드를 기하학적으로 표현한 것입니다. 네트워크 토폴로지에는 버스 토폴로지, 링 토폴로지, 트리 토폴로지, 스타 토폴로지, 메시 토폴로지, 하이브리드 토폴로지 등 6가지 유형이 있습니다.

1) 버스 토폴로지

버스 토폴로지는 모든 스테이션이 백본 케이블이라는 단일 케이블을 통해 연결되는 방식으로 설계되었습니다.
각 노드는 백본 케이블에 드롭 케이블로 연결되거나 백본 케이블에 직접 연결됩니다.
노드가 네트워크를 통해 메시지를 보내려고 하면 네트워크를 통해 메시지를 넣습니다. 네트워크에서 사용 가능한 모든 스테이션은 주소 지정 여부에 관계없이 메시지를 받게 됩니다.
버스 토폴로지는 주로 802.3(이더넷) 및 802.4 표준 네트워크에서 사용됩니다.
버스 토폴로지의 구성은 다른 토폴로지에 비해 매우 간단합니다.
백본 케이블은 다음과 같이 간주됩니다. '단일 차선' 이를 통해 메시지가 모든 방송국에 방송됩니다.
버스 토폴로지의 가장 일반적인 액세스 방법은 다음과 같습니다. CSMA (캐리어 감지 다중 액세스).

CSMA: 데이터 무결성이 유지되도록, 즉 패킷이 손실되지 않도록 데이터 흐름을 제어하는 데 사용되는 미디어 액세스 제어입니다. 두 노드가 동시에 메시지를 보낼 때 발생하는 문제를 처리하는 두 가지 대체 방법이 있습니다.

충돌 감지

충돌 후 회복

CSMA CA(충돌 회피)

버스 토폴로지의 장점:

저가형 케이블:버스 토폴로지에서는 노드가 허브를 거치지 않고 케이블에 직접 연결됩니다. 따라서 초기 설치 비용이 저렴합니다.보통 데이터 속도:동축 또는 연선 케이블은 주로 최대 10Mbps를 지원하는 버스 기반 네트워크에 사용됩니다.친숙한 기술:버스 토폴로지는 설치 및 문제 해결 기술이 잘 알려져 있고 하드웨어 구성 요소를 쉽게 사용할 수 있으므로 친숙한 기술입니다.제한된 실패:한 노드의 오류는 다른 노드에 아무런 영향을 미치지 않습니다.

버스 토폴로지의 단점:

광범위한 케이블링:버스 토폴로지는 매우 간단하지만 여전히 많은 케이블이 필요합니다.어려운 문제 해결:케이블 결함을 확인하려면 특수 테스트 장비가 필요합니다. 케이블에 결함이 발생하면 모든 노드의 통신이 중단됩니다.신호 간섭:두 노드가 동시에 메시지를 보내면 두 노드의 신호가 서로 충돌합니다.재구성이 어렵다:네트워크에 새 장치를 추가하면 네트워크 속도가 느려집니다.감쇠:감쇠는 신호 손실로 인해 통신 문제가 발생하는 것입니다. 리피터는 신호를 재생성하는 데 사용됩니다.

2) 링 토폴로지

링 토폴로지는 버스 토폴로지와 비슷하지만 끝이 연결되어 있습니다.
이전 컴퓨터로부터 메시지를 받은 노드는 다음 노드로 메시지를 재전송합니다.
데이터는 한 방향, 즉 단방향으로 흐릅니다.
데이터는 무한 루프라고 알려진 단일 루프로 계속 흐릅니다.
종료된 끝이 없습니다. 즉, 각 노드는 다른 노드에 연결되어 있으며 종료 지점이 없습니다.
링 토폴로지의 데이터는 시계 방향으로 흐릅니다.
링 토폴로지의 가장 일반적인 액세스 방법은 다음과 같습니다. 토큰 전달 .

토큰 전달 작업

토큰은 네트워크를 통해 이동하며 대상에 도달할 때까지 컴퓨터에서 컴퓨터로 전달됩니다.
발신자는 데이터와 함께 주소를 넣어 토큰을 수정합니다.
데이터는 대상 주소가 일치할 때까지 한 장치에서 다른 장치로 전달됩니다. 대상 장치에서 토큰을 받으면 보낸 사람에게 승인을 보냅니다.
링 토폴로지에서는 토큰이 캐리어로 사용됩니다.

링 토폴로지의 장점:

네트워크 관리:네트워크를 중단하지 않고도 결함이 있는 장치를 네트워크에서 제거할 수 있습니다.제품 가용성:네트워크 운영 및 모니터링을 위한 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 도구를 사용할 수 있습니다.비용:연선 케이블은 저렴하고 쉽게 구할 수 있습니다. 따라서 설치 비용이 매우 저렴합니다.믿을 수 있는:통신 시스템이 단일 호스트 컴퓨터에 의존하지 않기 때문에 더욱 안정적인 네트워크입니다.

링 토폴로지의 단점:

어려운 문제 해결:케이블 결함을 확인하려면 특수 테스트 장비가 필요합니다. 케이블에 결함이 발생하면 모든 노드의 통신이 중단됩니다.실패:한 스테이션의 고장은 전체 네트워크의 장애로 이어집니다.재구성이 어렵다:네트워크에 새 장치를 추가하면 네트워크 속도가 느려집니다.지연:통신 지연은 노드 수에 정비례합니다. 새 장치를 추가하면 통신 지연이 늘어납니다.

3) 스타 토폴로지

스타 토폴로지는 모든 노드가 중앙 허브, 스위치 또는 중앙 컴퓨터에 연결되는 네트워크 배열입니다.
중앙 컴퓨터는 다음과 같이 알려져 있습니다. 섬기는 사람 , 서버에 연결된 주변 장치는 다음과 같습니다. 클라이언트 .
동축 케이블 또는 RJ-45 케이블은 컴퓨터를 연결하는 데 사용됩니다.
허브나 스위치는 주로 연결 장치로 사용됩니다. 물리적 스타 토폴로지 .
스타 토폴로지는 네트워크 구현에서 가장 널리 사용되는 토폴로지입니다.

스타 토폴로지의 장점

효율적인 문제 해결:버스 토폴로지에 비해 스타 토폴로지에서는 문제 해결이 매우 효율적입니다. 버스 토폴로지에서 관리자는 케이블 길이를 검사해야 합니다. 스타 토폴로지에서는 모든 스테이션이 중앙 네트워크에 연결됩니다. 따라서 네트워크 관리자는 문제를 해결하기 위해 단일 스테이션으로 이동해야 합니다.네트워크 제어:복잡한 네트워크 제어 기능을 스타 토폴로지로 쉽게 구현할 수 있습니다. 스타 토폴로지의 모든 변경 사항은 자동으로 적용됩니다.제한된 실패:각 스테이션은 자체 케이블로 중앙 허브에 연결되므로 하나의 케이블에 장애가 발생해도 전체 네트워크에 영향을 미치지 않습니다.친숙한 기술:스타 토폴로지는 도구가 비용 효율적이기 때문에 친숙한 기술입니다.쉽게 확장 가능:허브의 열린 포트에 새 스테이션을 추가할 수 있으므로 쉽게 확장할 수 있습니다.비용 효율성:스타 토폴로지 네트워크는 저렴한 동축 케이블을 사용하므로 비용 효율적입니다.높은 데이터 속도:약 100Mbps의 대역폭을 지원합니다. 이더넷 100BaseT는 가장 널리 사용되는 스타 토폴로지 네트워크 중 하나입니다.

스타 토폴로지의 단점

실패의 중심 지점:중앙 허브나 스위치가 다운되면 연결된 모든 노드가 서로 통신할 수 없게 됩니다.케이블:상당한 양의 라우팅이 필요한 경우 케이블 라우팅이 어려워지는 경우가 있습니다.

4) 트리 토폴로지

트리 토폴로지는 버스 토폴로지와 스타 토폴로지의 특성을 결합한 것입니다.
트리 토폴로지는 모든 컴퓨터가 계층적으로 서로 연결되어 있는 구조 유형입니다.
트리 토폴로지의 최상위 노드를 루트 노드라고 하며, 다른 모든 노드는 루트 노드의 자손입니다.
데이터 전송을 위한 두 노드 사이에는 하나의 경로만 존재합니다. 따라서 부모-자식 계층 구조를 형성합니다.

트리 토폴로지의 장점

광대역 전송 지원:트리 토폴로지는 주로 광대역 전송을 제공하는 데 사용됩니다. 즉, 신호가 감쇠되지 않고 장거리로 전송됩니다.쉽게 확장 가능:기존 네트워크에 새 장치를 추가할 수 있습니다. 따라서 트리 토폴로지는 쉽게 확장 가능하다고 할 수 있습니다.쉽게 관리 가능:트리 토폴로지에서는 전체 네트워크가 쉽게 관리 및 유지 관리될 수 있는 스타 네트워크라는 세그먼트로 나뉩니다.오류 감지:트리 토폴로지에서는 오류 감지 및 오류 수정이 매우 쉽습니다.제한된 실패:한 스테이션의 고장은 전체 네트워크에 영향을 미치지 않습니다.지점 간 배선:개별 세그먼트에 대한 지점 간 배선이 있습니다.

트리 토폴로지의 단점

어려운 문제 해결:노드에 오류가 발생하면 문제를 해결하기가 어려워집니다.고비용:광대역 전송에 필요한 장치는 매우 비쌉니다.실패:트리 토폴로지는 주로 메인 버스 케이블에 의존하며 메인 버스 케이블에 장애가 발생하면 전체 네트워크가 손상됩니다.재구성이 어렵다:새로운 장치가 추가되면 재구성이 어려워집니다.

5) 메쉬 토폴로지

메쉬(Mesh) 기술은 컴퓨터들이 다양한 중복 연결을 통해 서로 상호 연결되는 네트워크 배열입니다.
한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 가는 경로는 여러 개가 있습니다.
여기에는 통신의 중심점 역할을 하는 스위치, 허브 또는 중앙 컴퓨터가 포함되어 있지 않습니다.
인터넷은 메시 토폴로지의 한 예입니다.
메시 토폴로지는 주로 통신 오류가 중요한 문제인 WAN 구현에 사용됩니다.
메시 토폴로지는 주로 무선 네트워크에 사용됩니다.
메시 토폴로지는 다음 공식을 사용하여 구성할 수 있습니다.
케이블 수 = (n*(n-1))/2;

여기서 n은 네트워크를 나타내는 노드 수입니다.

메시 토폴로지는 두 가지 범주로 나뉩니다.

완전히 연결된 메시 토폴로지
부분적으로 연결된 메시 토폴로지

풀 메시 토폴로지:풀 메시 토폴로지에서는 각 컴퓨터가 네트워크에서 사용 가능한 모든 컴퓨터에 연결됩니다.부분 메시 토폴로지:부분 메시 토폴로지에서는 특정 컴퓨터를 제외한 모든 컴퓨터가 자주 통신하는 컴퓨터에 연결되지 않습니다.

메시 토폴로지의 장점:

믿을 수 있는: 메시 토폴로지 네트워크는 링크 중단이 연결된 컴퓨터 간의 통신에 영향을 미치지 않는 것처럼 매우 안정적입니다.

산성 특성 데이터베이스

빠른 의사소통: 노드 간 통신은 매우 빠릅니다.

더 쉬워진 재구성: 새 장치를 추가해도 다른 장치 간의 통신은 중단되지 않습니다.

메시 토폴로지의 단점

비용:메시 토폴로지는 다른 토폴로지보다 라우터 등 연결된 장치가 많고 전송 미디어도 더 많습니다.관리:메시 토폴로지 네트워크는 규모가 매우 크고 유지 관리가 매우 어렵습니다. 네트워크를 주의 깊게 모니터링하지 않으면 통신 링크 오류가 감지되지 않습니다.능률:이 토폴로지에서는 중복 연결이 많아 네트워크 효율성이 저하됩니다.

6) 하이브리드 토폴로지

다양한 토폴로지의 조합을 다음과 같이 알려져 있습니다. 하이브리드 토폴로지 .
하이브리드 토폴로지는 데이터를 전송하기 위해 서로 다른 링크와 노드를 연결하는 것입니다.
두 개 이상의 서로 다른 토폴로지가 결합된 경우를 하이브리드 토폴로지라고 하며, 유사한 토폴로지가 서로 연결되어 있으면 하이브리드 토폴로지가 되지 않습니다. 예를 들어 ICICI 은행의 한 지점에는 링 토폴로지가 있고 ICICI 은행의 다른 지점에는 버스 토폴로지가 있는 경우 이 두 토폴로지를 연결하면 하이브리드 토폴로지가 됩니다.

하이브리드 토폴로지의 장점

믿을 수 있는:네트워크의 어느 부분에서든 오류가 발생하더라도 나머지 네트워크의 기능에는 영향을 미치지 않습니다.확장 가능:기존 네트워크의 기능에 영향을 주지 않고 새로운 장치를 추가하여 네트워크 크기를 쉽게 확장할 수 있습니다.유연한:이 토폴로지는 조직의 요구 사항에 따라 설계할 수 있으므로 매우 유연합니다.효과적인:하이브리드 토폴로지는 네트워크의 강점은 극대화하고 네트워크의 약점은 최소화하도록 설계할 수 있어 매우 효과적입니다.

하이브리드 토폴로지의 단점

복잡한 디자인:하이브리드 토폴로지의 주요 단점은 하이브리드 네트워크의 설계입니다. 하이브리드 네트워크의 아키텍처를 설계하는 것은 매우 어렵습니다.비용이 많이 드는 허브:하이브리드 토폴로지에 사용되는 허브는 다른 토폴로지에 사용되는 일반적인 허브와 다르기 때문에 매우 비쌉니다.비용이 많이 드는 인프라:하이브리드 네트워크에는 케이블, 네트워크 장비 등이 많이 필요하기 때문에 인프라 비용이 매우 높습니다.

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네트워크 토폴로지란 무엇입니까?