CS 스터디-7

2021-04-14

Point-to-Point , Point-to-Multipoint

• Point-to-Point  : 두 개의 노드가 직접 연결되며, 중간에 간섭하는 다른 장치가 없다. 두 개의 WAN 연결 끝을 연결하거나, 컴퓨터를 직접 스위치에 연결하거나, 스위치와 라우터를 서로 연결하기 위해 사용된다.
• Point-to-Multipoint  : 두 대의 컴퓨터를 교차하는 케이블로 연결할 때 사용된다. 하이브리드 시스템의 부분으로 사용되기도 하며 하나의 장치가 하나 이상의 다른 장치와 연결될 수 있다는 점을 빼면 나머지는 동일하다.

네트워크 관리 모델

Peer-to-Peer Network

컴퓨터가 스스로 보안 및 관리를 책임질 수 있을 때 사용한다. 각각의 컴퓨터는 독립적인 장치로 관리된다. 주로 작은 네트워크에서 사용이 된다. 대부분의 가정 네트워크가 여기에 해당이 된다.

Client Server Network

모든 장치는 중앙 서버를 거쳐서 자원에 접근한다. 네트워크에 접근해야 하는 장치들을 클라이언트라고 하고, 그 접근을 통제하는 장치를 서버라고 한다. 서버에 의해서 네트워크가 관리되며 서버에 접근하는 과정에서 보안 장치가 작동한다. 서버에서 누가 네트워크 자원에 접근할 수 있는지 없는지를 관리하며 만약 서버가 멈출 경우 아무도 네트워크에 접근할 수 없다.

인터넷과 인트라넷, 익스트라넷의 차이

• 인터넷(Internet) : 전세계적으로 공공하게 접근할 수 있는 인프라를 가지고 있다. 이러한 인프라를 기반으로 다양한 서비스를 제공한다. 예를 들면 WWW, 이메일, FTP, VoIP, 비디오 스트리밍, 온라인 게임 등을 말이다.
• 인트라넷(Intranet) : 사적으로 접근할 수 있는 인프라를 가지고 있다. 일반적으로 하나의 회사나 기관, 또는 여러 회사들에 제한되어 있다. 인터넷처럼 여러가지 다양한 서비스를 제공한다.
• 익스트라넷(Extranet) : WAN 인프라를 사적으로 가지고 있다. 일반적으로 하나의 회사나 기관이 소유하고 있다. 특정 목적으로 네트워크 접근 시 비용을 내야 한다는 점이 인트라넷과의 차이점이다. 예를 들면 MS Azure나 아마존의 AWS 등이 있다.

토폴로지(Topology)

통신 네트워크에서의 의미는 노드들과 이에 연결된 회선들을 포함한 네트웍의 배열이나 구성을 개념적으로 표현한 것입니다.

먼저, 네트워크란, 상호간에 정보를 교환할 수 있도록 유선, 무선을 통하여 연결된 형태를 말합니다.

그럼 네트워크 토플로지는 컴퓨터 네트워크에 참여하는 요소(링크, 노드)들의 배치형태, 망구성 방식을 의미합니다.

네트워크 토플로지는 물리적 토플로지와 논리적 토폴로지로 구분합니다.

물리적 토플로지는 노드, 링크와 같은 네트워크를 구성하는 요소들의 배치에 의해 결정됩니다.

논리적 토폴로지는 노드들 사이의 데이터 흐름에 따라 결정됩니다.

예를 들어, 위 그림과 같이 네트워크가 물리적으로 연결되어 있고

붉은색 화살표와 같이 데이터가 순차적으로 흐른다면

물리적 토폴로지는 성형(star) 이고,

논리적 토폴로지는 링형(Ring)이 됩니다.

토폴로지 종류

네트워크 구성방식(Topology)에 따라 Star, Bus, Ring, Mesh, 성형, 망형, 버스형, 환형, 나무형 등이 있다.

Bus Topology(버스) 형(= Line (선형))

• 하나의 통신회선에 여러 컴퓨터를 연결해서 전송하는 방법으로,신호와 관련이 있는 장치들만이 그들에게 주목하고, 그 외의 장치들은 그 신호를 무시
• 즉, 본래의 신호에 코드화되어 있는 주소와 일치하는 주소를 가진 컴퓨터만이 반응 간선과 각 단말 장치와의 접속은 간단한 접속장치를 붙이는 것으로 가능하다 서로 가까운 거리의 장치들을 연결할 때 적절

• 장점
  • 한개의 통신 회선에 장치가 여러대 연결되어 있는 간단한 구조장치(컴퓨터)의 추가와 제거가 매우 용이
  • 장치(컴퓨터)가 고장나더라도 전체 통신망에 영향을 주지 않아 신뢰성이 높음 가장 적은양의 케이블 사용 ⇒ 비용이 적게 듦
• 단점
  • 장애가 발생 시에 발생지의 위치 추적이 어렵고
  • 버스의 연결 부위나 종단 장치에 문제가 발생하면 전체 네트워크가 중단됨

즉, 단선 등 단순한 장애가 전체 네트워크에 영향을 준다.

• 한번에 한 컴퓨터만 전송할 수 있으며, 연결된 컴퓨터의 수에 따라 네트워크 성능이 좌우됨
• 거리 제약이 심함

Ring Topology(링) 형

• 컴퓨터를 하나의 원을 이루도록 연결하며, 각 장치는 고유한 주소를 가지게 되며 케이블로 고리(loop)를 형성하고, 이 고리에는 네트워크 장비들을 설치정보흐름(신호)은 단방향(시계방향)으로 원을 따라 흐르게 되고
• 개별 컴퓨터들이 리피터처럼 신호를 강화하여 다음 컴퓨터로 전송함
• 인접한 노드와 연결되어 원형을 이루는 형태임
• 각 노드는 데이터의 송수신을 제어하는 엑세스 제어논리(토큰)을 보유Token Passing(토큰 패싱)이라는 방법을 통해 데이터를 전송
• 장애 발견시 데이터가 왔던 경로로 되돌아감

장점

• 모든 장비에 똑같은 접속기회를 제공
• 단방향 통신으로 신호 증폭이 가능하여 거리 제약이 적음
• 네트워크 전송상의 충돌이 없고 노드의 숫자가 증가해도 전체적인 성능의 저하가 적음

단점

• 버스 방식보다 많은 양의 케이블을 사용하므로 설치비용이 비쌈
• 하나의 컴퓨터에 이상이 발생하면 전체 네트워크에 문제가 생긴다.
• 노드의 추가 삭제가 용이하지 않음
• 노드의 문제가 발생했을 경우에 전체 네트워크가 중단될 수 있음즉, 장애가 복구 될 때까지 데이터가 loop를 벗어나지 못함

Star Topology(성형)

• 중앙집중식 구조를 가짐즉, 중앙에 위치한 주 노드(허브라는 중앙장치)에 연결된 케이블로 다른 노드(컴퓨터)들을 연결
• 송신 컴퓨터가 전송한 신호는 허브를 통해 네트워크의 모든 컴퓨터로 보내짐 Point to point 방식으로 회선을 연결하며, 모든 장치들은 중앙 컴퓨터를 통해서만 데이터를 교환
• 장치가 고장나더라도 다른 장치에 영향을 주지 않음 ⇒ 단, 중앙 컴퓨터가 고장이 나면 전체 통신망이 멈추게 됨

• 장점
  • 중앙에 허브를 두고 컴퓨터가 별 모양으로 연결되어 있어 설치와 재구성이 쉬움
  • 장애 발견이 쉬움
  • Network 관리가 쉬움
  • 하나의 장애가 다른 네트워크 장비에 영향을 주지 않음
• 단점
  • HUB가 고장났을때 전체 Network에 충돌이 일어남
  • 많은 양의 케이블을 사용하므로 설치비용이 비쌈

하이브리드 스타 토폴로지(Hybrid Star Topology)

일반 스타 토폴로지와 다른 토폴로지를 혼합한 것이다.

물리적 하이브리드 스타 토폴로지와 물리적-논리적 하이브리드 스타 토폴로지가 있다.

• Star-Ring hybrid topology ⇒ ( 물리적 하이브리드 스타 토폴로지 )

  두 개 이상의 물리적 토폴로지를 가진 네트워크로 노드들은 스타로 연결되어 있고 스위치는 버스 형태로 연결되어 있다.

• Star-Bus hybrid topology ⇒ (물리적-논리적 하이브리드 스타 토폴로지)

  **네트워크가 물리적으로 한 방향으로 보이지만** **기능은 다르게 동작하는 것**을 의미한다. **스타 토폴로지처럼 보이는 링 네트워크를 의미**한다. 여기에는 **허브를 사용**한다. **스타 토폴로지처럼 보이지만 실제로는 버스 토폴로지처럼 동작**한다.

  

Mesh Topology(망, 그물형)

• 네트워크상의 모든 노드를 상호 연결
• 모든 지점의 장치를 서로 연결한 형태로 연결성이 높으며
• 많은 장치와의 통신양이 많을때 유리하며
• 회선에 문제가 생겼을 때 다른 경로를 이용해 데이터를 전송할 수 있음
• 즉, 각각의 네트워크 장비는 두 개 이상의 선로를 보유하면서 같은 네트워크에 속해있는 다른 네트워크 장비에 연결통신 선로의 총길이가 가장 긴 네트워크 구조
• 초기 데이터 통신 네트워크의 전형적인 형태
• 공중통신망에 많이 사용컴퓨터들이 각각 1대 1로 연결되어 그물 모양을 이루며 안정적임

• 장점
  • 장애에 가장 강하고 가장 안전함
  • 목적지까지 여러 개의 경로가 존재하기 때문에 한곳에 장애가 생겨도 다른 경로를 통해 데이터를 전송
  • 목적지까지 여러 개의 경로중 가장 빠른 경로를 이용하기 때문에 가용성과 효율성이 뛰어남
• 단점
  • 여러 토폴리지 가운데 설치 비용이 가장 비쌈
  • 네트워크 관리가 힘들다.

⇒ 즉, 규모가 큰 네트워크라면 항상 관리해야 할 엄청난 양의 네트워크 회선과 장비의 상태

트리형 (Tree Topology)  계층형, 분산형

• 중앙 컴퓨터와 일정 지역의 단말장치까지는 하나의 통신 회선으로 연결
• 이웃하는 단말장치는 일정 지역 내에 설치된 중간 단말장치로부터 다시 연결
• 접속되는 단말기의 숫자에 맞는 통신장비 이용이 가능 multipoint 데이터 통신망
• 분산처리시스템을 구성하는 방식
• 하나의 노드에 여러개의 노드가 트리형으로 연결되어 있는 형태
• 데이터는 양방향으로 모든 노드에 전송
• 실제 사용하는 허브의 사용 방식

• 장점
  • 통신 회선수 절약과 통신선로가 짧음
  • 네트워크 확장 용이
• 단점
  • 상위 노드 문제시 하위 노드 모두에 영향 미침
  • 중앙 지점에서 병목현상 발생 가능
  • 중앙 지점 고장 발생 시 네트워크 마비
  전체 비교

면접 문제

네트워크 토폴로지에 대해 설명하시오

⇒ 버스형, 스타형, 링형이 있으며 버스형은 하나의 전송매체를 복수의 기기가 공유하는 형태

무선랜의 토폴로지

인터페이스끼리 데이터를 주고 받는 애드 훅과 인터페이스에서 액세스 포인트를 경유해 통신하는 인프라 스트럭쳐가 있음

네트워크 장치

NIC (Network Interface Controller)

컴퓨터나 다른 장치가 네트워크에 들어올 수 있도록 허용한다. 확장 카드의 형태이거나 본체에 심겨져 있다. 네트워크와 NIC를 맞춰 주어야 한다. 예를 들어 802.11n Wi-Fi를 사용한다면, 802.11n NIC를 사용해야 한다. 토큰 링 네트워크를 가지고 있다면 토큰링 NIC를 가지고 있어야 한다.

허브

OSI 모델의 1 계층에서 동작한다. 버스 토폴로지처럼 동작한다. 너무 많은 호스트가 있으면 충돌이 일어날 수 있다. Passive Hub, Active Hub, Inteligence Hub 등이 있다. 구식 기술로 최근에는 스위치에 의해 대체되는 경향이 있다.

브릿지

네트워크를 작은 단위로 쪼갤 때 사용되는 장치이다. OSI 모델의 2 계층에서 동작한다. 브릿지는 프레임을 읽어서 그들이 통과할 수 있는지를 결정한다.

스위치

스위치는 여러 컴퓨터를 연결할 때 사용되는 장치이다. OSI 모델의 2 계층에서 동작한다. 몇몇 스위치는 2 계층보다 높은 계층에서도 동작한다. 만약 하나의 계층 이상에서 작동하는 스위치라면 멀티레이어 스위치라고 한다.

기본 스위치는 본질적으로 멀티포트 브릿지이다. 포트들에 대해 장치들 간 Point-to-point 연결을 통해 네트워크 안에서 충돌이 없게 만든다. 미디어를 하나의 타입에서 다른 타입으로 변환하는데 사용된다. 이와 달리 Managed 스위치는 프로그래밍이 가능한 스위치이다. 데이터가 네트워크에서 어떻게 동작하는지 통제할 수 있다. 반면 Unmanaged 스위치는 기본 설정으로 주어지고 제한적인 설정안에서 변화만 가능하다.

라우터

라우터는 WAN과 같은 큰 네트워크 주변에서 데이터를 이동시킨다. 주로 OSI 모델 3 계층이나 4 계층에서 동작한다. 데이터 전송 시 독립적인 결정을 한다. 라우트를 결정할 때 고려하는 요소는 홉(Hops), 네트워크 트래픽, 네트워크 스루풋(throughput), 네트워크 안정성 등이 있다. 라우터도 스위치와 마찬가지로 프로그래밍이 가능하다.