네트워크 토폴로지

노드와 링크의 구성 방식

1. 버스 토폴로지

특징

• 하나의 회선에 여러 개의 노드
• 노드 추가, 삭제 쉬움
• 설치 비용 적음

장점

• 소규모 네트워크를 구축하기 매우 쉬움
• 한 노드에 장애가 발생해도 다른 노드에 영향 X

단점

• 메인 링크에 많은 트래픽이 생기면 정체 현상 발생 가능성 높음(패킷 손실율 높음)
• 메인 링크 망가지면 큰 문제 (하나의 회선에 의존하기 때문에)

2. 스타 토폴로지

특징

• 중앙에 있는 노드를 기반으로 연결된 형태
• 노드 추가 삭제 쉬움

장점

• 중앙 노드가 아닌 한 노드에 장애가 발생해도 다른 노드에 영향 X
• 안정성이 높음. 중앙 노드가 아닌 한 노드에 침해가 발생했을 때 다른 노드로 확장하기가 어렵기 때문. 다른 노드로 가려면 중앙 노드를 무조건 거쳐야 하고 보통의 스타폴로지는 중앙 노드의 방화벽 등을 더욱 깐깐하게 해놓음
• 한 링크에 문제가 생겨도 해당 부분만 영향을 받고 나머지 부분은 정상적으로 작동함

단점

• 중앙 노드 에러 시 큰 문제

3. 트리 토폴로지

= 계층적 토폴로지

• 리프 노드: 가장 끝에 있는 노드
• 루트 노드: 가장 상위에 있는 노드

특징

• 노드 추가, 삭제 보통 정도 (리프 노드를 기반으로 확장은 용이하지만 다른 노드는 어려움)
• 버스 토폴로지와 스타 토폴로지의 하이브리드 형태

장점

• 노드 확장이 용이 (주로 리프 노드로 확장함)
• 리프 노드의 에러는 나머지 부분에 영향을 미치지 않음

단점

• 특정 노드 트래픽 집중 시 하위 노드에 영향
• 루트 노드에 문제가 생기면 전체 네트워크에 큰 문제

백본케이블: 여러 소형 네트워크들을 묶어 대규모 파이프라인을 통해 극도로 높은 대역폭으로 다른 네트워크들의 집합과 연결되는 네트워크(대규모 패킷 통신망)

4. 링형 토폴로지

특징

• 고리(반지) 형태
• 노드 추가, 삭제가 쉬움

장점

• 노드 수가 많아져도 (중간에 지나쳐야 할 노드의 수가 많아져도)데이터 손실이 없음
• 토큰을 기반으로 연속적으로 노드를 거치며, 통신권한 여부를 따지고 해당 권한이 없는 노드는 데이터를 전달받지 않음

단점

• 링크 또는 노드가 하나만 에러 발생해도 전체 네트워크에 영향
• 토큰이 없는 노드는 통신에 참여를 못하며 데이터 공유가 안됨

5. 메시 토폴로지

종류

• full 메시 토폴로지: 모든 노드들끼리 링크로 연결되어 있음
• partially 메시 토폴로지: 일부 노드들끼리 링크로 연결되어 있음

특징

• 그물망 형태
• 노드 추가, 삭제 어려움! (노드 하나 지울 때 지워야 하는 링크(=회선)가 너무 많음)
• 풀(full) 메시 토폴로지의 경우 n * (n - 1) / 2의 회선이 필요함

장점

• 안정성이 높음. 한 노드가 장애가 나도, 다른 노드에 영향을 미치지 않음 (회선으로 다 연결되어 있기 때문)
• 트래픽을 분산할 수 있음 (한 노드에 지나친 트래픽 발생 시 연결된 회선을 통해 다른 노선으로 트래픽 분산 가능)

단점

• 회선이 비효율적으로 많기 때문에 구축 비용이 고가 (회선 = 비용)

네트워크 토폴로지의 필요성과 병목현상

1. 네트워크 토폴로지의 필요성

• 병목 현상을 해결하는 척도가 된다
• 노드와 링크의 구성 방식에 따라서 병목 현상이 발생할 수도, 안 할수도 있다

2. 병목현상(bottleneck)

• 병목현상은 트래픽에 의해 데이터 흐름이 제한되는 상황을 말함 핫스팟이라고도 한다
  

3. 네트워크 토폴로지를 이용한 병목 현상의 해결 사례

분산 웹 인프라 구조 - Distributed Web Infrastructure

• 트래픽이 많아지면 => 서버 다운

  • 자원(메모리)늘리는 식으로 해결할 수도 있지만, 회선의 수를 늘려서 병목 현상을 없애 서버 다운 현상을 해결하는 척도가 된다

• 구축된 시스템의 토폴로지를 알고 있다면, 어떠한 부분에 어떠한 회선 또는 어떤 서버의 용량을 증가시켜야 하는지 알 수 있다

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