정보통신공학과 통신학과, 정보처리기사 등 정보통신시스템 요약정리 16. 통신망 토폴로지

16. 통신망 토폴로지

 

전송링크의 이용률과 전체 네트워크의 신뢰성 등을 고려하여 다양한 네트워크의 형
상, 즉 토폴로지(topology)로 구성될 수 있다. 네트워크에서 토폴로지는 노드들과 이
에 연결된 전송링크들이 포함된 네트워크의 배열이나 구성을 개념적인 그림으로 표현
한 것을 말하며, [그림 2-3]과 같이 성형(star topology), 링형(ring topology), 버스
형(bus topology), 트리형(tree topology), 망형(mesh topology), 격자형(matrix
topology) 등으로 대별된다.

통신 네트워크의 토폴로지 유형

가. 성형(Star Topology)
모든 노드들이 중앙에 있는 노드에 점대점(point-to-point)으로 직접 연결된 형태
로서, 전송링크의 수와 노드의 수가 동일하다. 이 방식은 중앙의 노드에 의해 제어를
받으며, 별모양으로 되어 있어 스타형이라고도 한다.
점대점 링크는 직접 연결된 노드 자신들만이 이용할 수 있는 가장 간단한 형태로서
언제나 즉시 통신이 가능하다. 성형 네트워크의 특징은 다음과 같다.
- 고장의 발견과 수리 등 제어가 간편하다.
- 네트워크 구현이 용이하며, 노드 간 상이한 속도로 접속 가능하다.
- 전송링크가 많이 필요하고, 중앙 노드가 고장 시 전체 네트워크의 마비를 초래한다.

나. 링형(Ring Topology)
모든 노드들이 고리 모양으로 연결되어 있고, 각 노드는 인접한 노드와 직접 점대점
으로 연결된 형태로서 노드 간 전송링크의 길이가 길지 않다. 각 노드는 어느 한 순간
에 1개의 노드만이 신호를 수신하고, 신호 처리 후에 다음 노드로 중계하는 방식이며,
모든 노드의 접속 기회가 동일하다. 링형 네트워크의 특징은 다음과 같다.
- 각 노드 사이의 연결을 최소화 할 수 있으며, 분산 또는 집중 제어가 가능하다.
- 설치 및 운영비용이 크고, 노드의 추가와 변경이 어렵다.

- 네트워크에 어떤 노드라도 문제가 발생하면 네트워크 전체의 마비를 초래한다.

다. 버스형(Bus Topology)
다중점(multi-point) 접속의 멀티드롭(multi drop) 형태로서 모든 노드들이 버스
라는 하나의 중심 링크에 연결되어 있다. 따라서 하나의 전송링크를 모든 노드가 공유
하게 되므로 네트워크 비용이 줄어들지만, 각 노드들이 동시에 전송링크를 사용할
경우에는 충돌이 발생할 수 있기 때문에 노드 간에 충돌방지를 위한 중재기능이 필요하다.
이 방식은 하나의 노드가 여러 개의 다른 노드들에게 방송(broadcasting)이 가능하
고, 또한 특정 노드의 상태로 인해 전체 네트워크의 상태에 영향을 주지 않는다. 특히
전송링크의 길이가 길어질 경우 높은 트래픽 상태에서 전체적인 네트워크 효율이 떨어
진다. 버스형 네트워크의 특징은 다음과 같다.
- 전송링크가 하나이므로 물리적 구조가 간단하고, 노드의 증설과 삭제가 용이하다.
- 각 노드가 공통링크를 사용하므로 상호 충돌방지를 위한 사용권 제어가 필요하다.
- 노드 간에 사용권한이 공평하지 못하고, 전송링크의 길이가 제한된다.

라. 트리형(Tree Topology)
성형과 비슷하게 하나의 노드에 여러 개의 노드가 연결된 형태로서, 각 노드가 계층
적이며 분산된 형태로 구성되어 있다. 이 방식은 전체적인 네트워크의 제어와 오류해
결은 최상위 계층인 중앙 노드에서 수행하며, 상위계층에 속한 노드가 자신보다 하위
계층에 있는 노드들을 직접 제어함으로써 분산처리방식을 구현할 수 있다. 특히, 네트
워크의 확장과 관리가 용이하여 스위치 또는 허브 등을 이용한 컴퓨터 네트워크의 구
축에 많이 이용되고 있다. 트리형 네트워크의 특징은 다음과 같다.
- 중앙노드와 계층별 중간노드를 이용하므로 네트워크의 제어 및 관리가 간단하다.
- 하위계층의 노드들을 연속으로 부착할 경우 네트워크의 확장이 용이하다.
- 전송회선이 짧으며 회선의 수가 감소된다.
- 하위계층 노드가 고장 시에 해당되는 부분만 영향을 주므로 신뢰성이 좋다.
- 상위계층의 노드가 고장 시에는 하위계층의 노드에 영향을 준다.
- 최상위계층인 중앙 노드에 정보량 폭주로 병목(bottleneck)현상이 발생할 수 있다.

마. 망형(Mesh Topology)
모든 노드가 각 노드 간에 점대점 방식으로 직접 연결하여 그물처럼 구성된 네트워크로서 메시형이라고도 한다. 이 방식은 점대점 링크로 직접 연결되기 때문에 언제나
즉시 통신이 가능하지만 다수의 노드로 구성된 네트워크에서는 링크 수의 증가로 인한
네트워크 비용이 크다. 즉, 노드의 수가 n개일 때‘n(n-1)/2’ 개의 링크가 필요하므로,
네트워크가 복잡하고 구축비용이 크다. 그러나 전송회선의 장애가 발생될 때 대체경로
를 사용할 수 있으므로 신뢰성이 우수하여 네트워크의 백본(backbone)용으로 많이 사
용되고 있다. 망형 네트워크의 특징은 다음과 같다.
-네트워크의 신뢰성과 가용성 및 효율성이 양호하다.
-네트워크 구축비용이 크고, 설치가 어려우며 관리가 복잡하다.

 

바. 격자형(Matrix Topology)
망형과 유사한 형태로서 2차원적으로 구성되며, 신뢰성이 우수하지만 네트워크 구
성이 매우 복잡하다. 특히, 회선 간에 대체경로가 확보되어 안정적인 통신이 가능하
고, 정보량을 분산시킬 수 있다. 네트워크 구성이 복잡하고 비용이 커서 거대한 네트
워크 구축에는 적합하지 않다. 그리드(grid) 네트워크라고도 하며, 다음과 같은 특징이 있다.
- 대체경로가 확보되어 안정적인 통신이 가능하고, 부하를 분산시킬 수 있다.
- 네트워크 구성이 복잡하고 비용이 크다.