네트워크 토폴로지란?

 

네트워크란 노드와 링크가 서로 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 집합을 의미한다.

 노드란 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치를 의미하고 링크는 유선, 무선을 의미한다.

 

그렇다면 네트워크를 설계할 때 고려하는 것은 무엇인가? 바로 네트워크 토폴로지이다. 네트워크 토폴로지(network topology)는 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태를 의미한다.

 

 

1. 트리(tree) 토폴로지

 

트리 토폴로지는 계층형 토폴로지라고 하며 트리 형태로 배치한 네트워크 구성을 의미한다. 노드의 추가, 삭제가 쉽지만 특정 노드에 부하가 있을 시 하위 노드에 영향을 줄 수 있다.

 

 

2. 버스(bus) 토폴로지

 

버스 토폴로지는 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성을 말한다.

주로 LAN에서 사용한다.

설치 비용이 적고 신뢰성이 우수하며 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉽다. 그러나 스푸핑이 가능한 문제점이 있다.

스푸핑은 LAN 상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 악의적인 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것을 의미한다. 

 

 

3. 스타(star) 토폴로지

 

스타 토폴로지는 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성을 말한다. 

노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 패킷의 충돌 발생 가능성이 적다. 

장애가 났을 시 에러를 쉽게 발견할 수 있고, 중앙노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 경우는 거의 없다.

하지만 중앙노드가 장애 시 전체 네트워크를 사용할 수 없다. 

설치 비용이 비싸다.

 

 

4. 링형( Ring) 토폴로지

 

링형 토폴로지는 각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성 방식이다. 

노드 수가 증가하여도 네트워크 상 손실이 거의 없고 충돌이 발생할 가능성이 적으며, 고장이 났을 시 쉽게 발견할 수 있다.

하지만 네트워크 구성 변경이 어렵고 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 크게 끼칠 수 있다.

 

 

5. 메시(mesh) 토폴로지 

 

메시 토폴로지는 망형 토폴로지라고도 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구조이다. 

한 단말 장치에 장애가 발생하여도 여러 개의 경로가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있고 트래픽도 분산 추리가 가능하다.

노드의 추가가 어렵고 구축 비용과 운용 비용이 비싸다. 

 

 

6. 병목 현상(bottleneck)

 

병목현상은 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상을 말한다. 

병의 몸통보다 병의 목 부분 내부 지름이 좁아서 물이 상대적으로 천천히 쏟아지는 것에 비유할 수 있다. 

서비스에서 이벤트를 열었을 때 트래픽이 많이 생기고 그 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병목 현상이 생겨 사용자는 웹 사이트로 들어가지 못한다.

네트워크의 구조인 토폴로지가 중요한 이유는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문이다. 

예를 들어 아래의 그림처럼 서비스를 만들었는데, 병목 현상이 발생하여 사용자가 서비스를 이용할 때 지연 시간이 길게 발생하고 있다.

 

관리자는 네트워크 토폴로지가 어떻게 되어 있나 확인하였고 서버와 서버 간 그리고 게이트웨이로 이어지는 회선을 추가해서 병목 현상을 해결하였다.

 

이처럼 네트워크가 어떤 토폴로지를 갖는지, 또한 어떠한 경로로 이루어져 있는지를 알아야 병목 현상을 올바르게 해결할 수 있다.

 

 

참고

 

쉽게 배우는 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크 - 박기현 

면접을 위한 CS 전공 지식노트 - 주홍철