토폴로지의 종류

토폴로지란

토폴로지(Topology)란 네트워크에서 컴퓨터와 장비가 연결된 물리적 또는 논리적 형태를 말합니다. 도시의 도로망이 방사형인지, 격자형인지, 순환형인지에 따라 교통 흐름이 달라지듯, 네트워크도 연결 형태에 따라 성능, 비용, 안정성이 크게 달라집니다.

시험에서는 각 토폴로지의 구조와 장단점을 비교하는 문제가 자주 출제됩니다. 여섯 가지 토폴로지를 하나씩 살펴보겠습니다.

성형 토폴로지 (Star)

모든 장치가 하나의 중앙 장치(허브 또는 스위치)에 연결되는 형태입니다. 가장 널리 사용되는 토폴로지로, 현재 대부분의 LAN이 이 형태입니다.

장점. 한 장치의 케이블이 끊어져도 다른 장치에 영향을 주지 않습니다. 장애 위치를 찾기 쉽고, 새 장치를 추가하기도 간편합니다.

단점. 중앙 장치가 고장나면 전체 네트워크가 마비됩니다. 이것을 단일 장애점(Single Point of Failure)이라고 합니다. 또한 모든 연결이 중앙 장치를 거치므로 케이블 사용량이 많습니다.

버스형 토폴로지 (Bus)

하나의 긴 케이블(백본 케이블)에 모든 장치가 매달려 있는 형태입니다. 초기 이더넷(10BASE2, 10BASE5)에서 사용되었습니다.

양쪽 끝에 터미네이터(종단 저항)를 달아야 합니다. 신호가 케이블 끝에서 반사되어 돌아오면 충돌이 발생하기 때문입니다.

장점. 케이블 사용량이 적고, 설치가 간단합니다. 소규모 네트워크에서 비용 효율적입니다.

단점. 백본 케이블이 끊어지면 전체 네트워크가 마비됩니다. 장치가 많아지면 충돌이 빈번해지고, 장애 위치를 찾기 어렵습니다.

링형 토폴로지 (Ring)

각 장치가 양옆의 장치와 연결되어 원형(고리)을 이루는 형태입니다. 데이터는 한 방향으로만 순환합니다.

장점. 토큰 패싱 방식을 사용하면 충돌이 발생하지 않습니다. 데이터가 한 방향으로 흐르므로 전송 지연을 예측할 수 있습니다.

단점. 한 장치나 링크에 장애가 발생하면 전체 네트워크가 마비됩니다. 이 문제를 해결하기 위해 이중 링(Dual Ring)을 사용하기도 합니다. FDDI가 이중 링의 대표적인 예입니다.

그물형 토폴로지 (Mesh)

모든 장치가 다른 모든 장치와 직접 연결되는 형태입니다. 완전 그물형(Full Mesh)과 일부만 연결하는 부분 그물형(Partial Mesh)이 있습니다.

장점. 장애 허용도(Fault Tolerance)가 가장 높습니다. 한 링크가 끊어져도 다른 경로로 통신할 수 있습니다. 중요한 서버 간의 연결이나 WAN 백본에서 사용됩니다.

단점. 케이블과 포트 수가 많이 필요합니다. n개의 장치를 완전 그물형으로 연결하려면 n(n-1)/2개의 링크가 필요합니다. 예를 들어 장치가 10개이면 45개의 링크가 필요합니다.

트리형 토폴로지 (Tree)

성형 토폴로지를 계층적으로 확장한 형태입니다. 중앙에 루트 허브/스위치가 있고, 그 아래에 하위 허브/스위치가 연결되며, 다시 그 아래에 장치들이 연결됩니다. 회사의 조직도와 비슷합니다.

장점. 대규모 네트워크를 체계적으로 관리할 수 있습니다. 부서별, 층별로 네트워크를 분리하기 좋습니다.

단점. 상위 스위치(루트)에 장애가 발생하면 하위 전체가 영향을 받습니다. 성형의 단일 장애점 문제를 그대로 가지고 있습니다.

혼합형 토폴로지 (Hybrid)

실제 네트워크는 하나의 토폴로지만 사용하는 경우가 드뭅니다. 성형과 버스형을 결합하거나, 성형과 링형을 결합하는 등 여러 토폴로지를 섞어서 사용합니다. 이것을 혼합형 토폴로지라고 합니다.

장점. 각 토폴로지의 장점을 취할 수 있습니다. 유연하게 확장 가능합니다.

단점. 구성이 복잡하고, 관리 비용이 높아질 수 있습니다.

토폴로지 비교 정리

시험 포인트

• 성형(Star): 중앙 장치 장애 → 전체 마비, 가장 많이 사용
• 버스형(Bus): 백본 케이블 단절 → 전체 마비, 양 끝에 터미네이터 필요
• 링형(Ring): 한 지점 장애 → 전체 마비, 토큰 패싱 사용, 이중 링으로 보완
• 그물형(Mesh): 장애 허용도 최고, 링크 수 = n(n-1)/2
• 트리형(Tree): 성형의 계층적 확장, 대규모 네트워크에 적합

실무 매핑

• 기업 네트워크는 대부분 트리형 + 성형의 혼합입니다. 코어-분배-접근(Core-Distribution-Access)이라는 3계층 구조로 설계하는데, 이것이 바로 트리형 토폴로지의 실무 버전입니다.