네트워크 토폴로지(Network Topology)의 종류 : 버스, 스타, 트리, 링

네트워크 토폴로지(Network Topology)란, 컴퓨터 및 네트워크 장비들을 서로 연결하는 구조적 형태를 의미합니다. 네트워크의 성능, 안정성, 유지보수성은 선택된 토폴로지 형태에 따라 큰 영향을 받습니다. 실무 환경에서는 주어진 환경과 목적에 따라 적합한 토폴로지를 선택하여 네트워크를 설계해야 합니다.

다음으로 대표적인 네 가지 토폴로지 형태인 버스(Bus), 스타(Star), 트리(Tree), 링(Ring) 토폴로지를 각각 개념부터 실무 사례, 장단점, 면접 대비 요점까지 아주 상세히 살펴보겠습니다.

---

1. 버스 토폴로지(Bus Topology)

버스 토폴로지는 하나의 공통된 통신 회선(백본, Backbone)에 여러 컴퓨터와 장치가 일렬로 연결된 형태의 토폴로지입니다.

상세한 구조 및 특징

• 모든 노드(컴퓨터, 네트워크 장비)가 단일 공유 전송 매체를 사용하여 통신합니다.
• 데이터는 버스를 따라 흐르며, 모든 노드는 신호를 받을 수 있지만 목적지 주소와 일치할 경우에만 데이터를 수신합니다.
• 각 노드의 양 끝단에는 터미네이터(Terminator)가 존재하여 신호의 반사를 방지합니다.

실무 예시

• 과거 초창기 이더넷(Legacy Ethernet, 10Base2 또는 10Base5) 환경에서 버스 토폴로지가 사용되었습니다.
• 작은 규모의 임시 네트워크(실험실, 소규모 테스트 환경 등)에서 간단하고 비용을 줄이기 위해 사용합니다.

장점

• 구축이 간단하여 설치가 쉽고 비용이 저렴합니다.
• 노드를 추가하거나 제거하기 쉽습니다.

단점

• 장애 파급 효과가 큽니다. 주 케이블(백본)이 끊어지면 전체 네트워크가 중단됩니다.
• 트래픽이 많아지면 데이터 충돌(Collision)이 발생하여 네트워크 성능이 크게 저하됩니다.
• 네트워크 관리와 문제점 진단이 어렵습니다.

Q & A

• Q: "버스 토폴로지에서 장애가 발생하면 어떤 문제가 있나요?"
  • A: 주 전송 매체에 장애가 발생하면 전체 네트워크가 중단되는 심각한 단점이 있습니다.

---

2. 스타 토폴로지(Star Topology)

스타 토폴로지는 중앙의 네트워크 장비(스위치, 허브 등)에 각각의 노드가 개별적으로 연결되는 형태의 토폴로지입니다.

상세한 구조 및 특징

• 모든 노드는 중앙의 네트워크 장비와 1:1 연결로 구성됩니다.
• 데이터 통신은 반드시 중앙 장비를 거쳐 이루어집니다.
• 현대 네트워크에서 가장 널리 사용되는 토폴로지입니다.

실무 예시

• 대부분의 회사나 기관 내부 네트워크(LAN)에서 주로 사용하는 형태로, 스위치를 이용하여 모든 컴퓨터와 프린터, 서버 등을 연결합니다.
• 가정이나 학교 등 일반적인 네트워크 환경에서도 무선 공유기(AP)를 중심으로 무선 단말기들이 연결되는 형태로 사용됩니다.

장점

• 중앙 집중식 구조로 인해 장애 발생 지점 탐지가 쉽고 유지보수가 용이합니다.
• 특정 노드에 장애가 발생해도 해당 노드만 영향을 받고 나머지 네트워크는 정상 작동합니다.
• 노드 추가 및 제거가 매우 쉽습니다.

단점

• 중앙 네트워크 장비가 고장 나면 전체 네트워크가 마비됩니다. 즉, 중앙 장비에 대한 의존성이 높습니다.
• 각 노드마다 개별 케이블이 필요하므로 비용과 복잡성이 증가할 수 있습니다.

Q & A

• Q: "스타 토폴로지에서 중앙 스위치가 고장 나면 어떤 문제가 발생하나요?"
  • A: 중앙 스위치가 장애를 일으키면 전체 네트워크가 마비됩니다. 따라서 고가용성(High Availability) 구조가 중요합니다.

---

3. 트리 토폴로지(Tree Topology)

트리 토폴로지는 계층적 구조로, 스타 토폴로지를 여러 층으로 확장한 형태입니다. 중앙의 루트(Root) 노드를 기준으로 하위 노드들이 나뭇가지 형태로 확장됩니다.

상세한 구조 및 특징

• 중앙 루트 노드에서 여러 스타형 네트워크로 분기되는 계층 구조를 가집니다.
• 주로 대규모 네트워크에서 관리 편의성을 높이기 위해 사용됩니다.
• 중앙과 하위 노드 간의 계층적 관리와 확장이 용이한 형태입니다.

실무 예시

• 캠퍼스 네트워크 또는 대기업 사내 네트워크가 대표적인 예시입니다.
  • 본사(중앙 노드)를 중심으로 각 지역 본부(하위 중앙 노드)가 존재하고, 각 지역 본부는 다시 개별 지점(하위 노드)을 연결하는 형태로 네트워크가 구성됩니다.

장점

• 확장성이 뛰어나서 대규모 네트워크 구축 시 매우 효과적입니다.
• 장애가 발생하더라도 해당 하위 네트워크만 영향을 받아 장애의 영향 범위를 제한할 수 있습니다.
• 조직이나 관리 목적에 따라 네트워크를 쉽게 나누고 관리할 수 있습니다.

단점

• 중앙 상위 노드(루트 노드)에 장애가 발생하면 하위 네트워크 전체가 영향을 받습니다.
• 구조가 복잡해질 경우 설계 및 관리가 어려워질 수 있습니다.

Q & A

• Q: "트리 토폴로지를 사용하는 이유는 무엇인가요?"
  • A: 관리의 용이성, 높은 확장성 때문입니다. 계층적으로 네트워크를 구성하여 효율적인 관리와 장애 영역 제한이 가능합니다.

---

4. 링 토폴로지(Ring Topology)

링 토폴로지는 모든 노드가 원형 고리 형태로 연결되어 각 노드가 양 옆 노드와 연결되는 형태입니다.

상세한 구조 및 특징

• 모든 노드는 고리 형태로 연결되며, 데이터는 한 방향 또는 양방향으로 순환하면서 전달됩니다.
• 토큰(Token)을 사용하여 데이터를 전송하기 때문에 데이터 충돌이 발생하지 않습니다. (토큰링 네트워크 기준)

실무 예시

• 과거 IBM의 Token Ring 네트워크에서 사용된 구조로, 현대에는 Fiber 채널 SAN(Storage Area Network) 등 일부 특수한 환경에서 사용됩니다.
• 고가용성이 요구되는 특수한 산업 제어망에서 제한적으로 사용됩니다.

장점

• 데이터 충돌이 없기 때문에 트래픽이 일정 수준 이상 유지됩니다.
• 간단한 데이터 흐름 구조를 가지며 네트워크의 속도 및 성능이 예측 가능합니다.

단점

• 링 구조에서 하나의 노드라도 고장 나면 네트워크 전체가 중단될 위험이 있습니다. (단, 이중 링 구조로 극복 가능)
• 노드의 추가 및 제거가 상대적으로 까다롭습니다.

Q & A

• Q: "링 토폴로지의 주요 문제점과 이를 극복하는 방법은 무엇인가요?"
  • A: 한 노드 장애 시 전체 네트워크가 중단되는 단점이 있으며, 이중 링 구조나 보호 회선 사용으로 극복할 수 있습니다.