Physical Network Topology
물리 네트워크의 구성 형태
- 물리 네트워크는 다양한 형태로 존재하는데,
그 형태와 예시로는 유선 LAN(Ethernet), 무선LAN(WiFi, 인공위성 통신), 유선WAN(은행 ATM) 등이 있다.
- 하나의 물리 네트워크 내부에는 하나 이상의 Switch(Layer-2 장치)로 구성되어 있다.
- 물리 네트워크 내부는 일반적으로, Multi-Layer의 Star Topology로 구현되어 있으며,
국가 ISP와 같은 대규모의 물리 네트워크는 Partially Connected Mesh(부분 메쉬형) 형태로 구현되어 있다.
- 우리나라의 60%이상의 가정에서는 광랜을 통해 통신하고, 그 다음으로는 DSL이 많이 쓰인다.
- 미국에서는 우리나라와 달리 Cable Modem이 널리 사용된다.
- 각각의 물리 네트워크는 이질성을 띈다.
네트워크 형태에 따라 인터페이스, 주소체계, 패킷의 구성형태, 송수신 메커니즘과 같은 것들이
제각기 다 다르기 떄문이다.
Fully Connected Mesh Topology (완전 메쉬형)
- 각각의 디바이스끼리 Point to Point(점대점) 방식으로 연결된 형태이다.
- 각각의 디바이스들 모두 연결이 이루어지나, 통신 라인의 수가 많아져 설계 비용이 높다.
- 총 연결 \(Line\)의 개수 = \({1 \over 2} * D(D-1)\) 개
- 실제로는 Particially Connected Mesh Topology(부분 메쉬형)*이 더 널리 사용되는 방식이며, 이는 통신이 자주 이루어지는 디바이스끼리 Switch로 연결된 WAN 형태이다.
* Particially Connected Mesh Topology (부분 메쉬형)의 예시로, 우리나라의 이동통신 전화 네트워크가 있다.
- S : Switch (이동 통신 네트워크에서 Switch는 Base Station(기지국)이다.)
- Overlap Area(녹색 교집합 영역) : 이동 중에도 통신이 가능하게 하는 영역이다. 이 영역에서 관할 스위치가 바뀌게 된다.
Star Topology (성형)
- 중앙의 Hub에서 각각의 디바이스들을 Point to Point(점대점) 방식으로 연결한 형태이다.
- 디바이스끼리 직접적으로는 연결되어 있지 않으며, 디바이스 간 직접적인 Traffic(통신)을 허용하지도 않는다.
- 메쉬형보다 구성 비용이 저렴하다.
- Install(설치)와 Reconfigure(변경)가 용이한 형태라, 네트워크의 내구성이 좋고, 수리 및 보수에 용이하다.
- LAN(Local Area Network)* 구현에 적합하다.
* 홍익대학교 네트워크는 아래와 같은 Star Topology로 설계되었다.
- Q동(정보통신센터)에 대형 Switch가 위치하고, 각 건물로 뻗아나가는 형태이다.
- Top-Level의 Switch와 Next-Level의 Switch로 Star형(Tree형) 네트워크로 구현되어 있다.
- 다른 물리 네트워크와의 연결을 위한 Router와 Top-Level Switch 사이에는 Firewall(방화벽)이 존재하는데, 물리 네트워크 안팎을 오가는 데이터들이 Security Policy를 위반하는 것을 감지하며 보안 레벨을 높인다.
- 하위 Switch는 Hub(Layer-1 장비)를 통해 확장되어 여러 클라이언트에 연결될 수 있다.
※ Hub는 최대 3~4 단계로 연장이 가능하다. 또한 Hub 네트워크는 Star 구조처럼 보이지만, 사실 내부는 Bus 구조로 작동되기 때문에 충돌의 위험이 있다.
Bus Topology (버스형)
- 디바이스끼리 Multipoint(분기 접속 연결) (URL) 방식으로 연결된 형태이다.
- 하나의 긴 케이블이 Backbone이 되어 모든 디바이스와 연결된다.
- 설치과정이 비교적 간단하다.
- Reconnection(재연결)이 어렵고, Bus 케이블(=Backbone 케이블)이 고장나면, 모든 Transmission(전송)이 중지된다.
Ring Topology (링형)
- 디바이스끼리 Point to Point(점대점) 방식으로 연결된 형태이다.
- 신호는 Ring의 한 방향으로 흐르다가 Destination에 도착하게 된다.
- 상대적으로 Install(설치)과 Reconfigure(변경)가 용이한 형태이다.
- Bus Topology(버스형)에서 양 끝이 이어진 형태이다.
Reference: Data Communications and Networking 5E
(Behrouz A. Forouzan 저, McGraw-Hill, 2015)
