링형과 메시형 토폴로지 설계

스타형과 버스형은 기본적인 배치이지만, 시험에서는 두 가지 전통적인 배치도 중요합니다. 바로 링형과 메시형입니다. 링형은 장치를 닫힌 고리로 연결하고, 메시형은 여러 중복 경로로 장치를 연결합니다. 각각 해결하는 문제는 다릅니다. 링형은 질서 있는 접근을, 메시형은 장애 허용을 제공합니다. 두 가지를 이해하면 네트워크 형태가 신뢰성과 비용에 어떤 영향을 미치는지 더 완전히 파악할 수 있습니다.

링형 토폴로지에서는 각 장치가 정확히 두 개의 이웃 장치에 연결되어 닫힌 고리를 형성합니다. 데이터는 링을 따라 한 방향으로 이동하며, 목적지에 도달할 때까지 각 장치를 거칩니다. 중앙 허브는 없습니다. 링형은 토큰 링과 FDDI(광섬유 분산 데이터 인터페이스)와 같은 기술에서 사용되었으며, 여기서는 질서 있게 차례를 양보하는 방식으로 전송할 장치를 정했습니다.

링형에서는 충돌을 방지하기 위해 토큰 전달을 사용하는 경우가 많았습니다. 토큰이라는 작은 메시지가 고리를 순환하고, 토큰을 보유한 장치만 전송할 수 있습니다. 전송을 마치면 토큰을 다음 장치로 넘깁니다. 따라서 버스형보다 공정하고 충돌 없는 접근이 보장된다는 큰 장점이 있습니다. 하지만 네트워크가 유휴 상태일 때도 장치는 토큰을 기다려야 한다는 단점이 있습니다.

단순한 링형에는 취약성 문제가 있습니다. 고리 안의 장치나 연결 하나가 고장 나면 데이터가 고리를 끝까지 돌 수 없어 네트워크 전체가 중단될 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 일부 설계에서는 이중 링(서로 반대 방향으로 회전하는 두 개의 고리)을 사용하여 끊어진 지점 주변으로 트래픽의 방향을 바꿀 수 있게 합니다. 이러한 중복성은 신뢰성을 높였지만 비용과 복잡성도 증가시켰으며, 링형은 현재 대부분 스위치 기반 스타형으로 대체되었습니다.

메시형 토폴로지에서는 장치가 여러 다른 장치에 직접 연결되어 두 지점 사이에 여러 경로가 생깁니다. 완전 메시형은 모든 장치를 서로 연결하고, 부분 메시형은 일부 장치만 연결합니다. 연결이 많을수록 중복성이 높아지므로 한 경로에 장애가 발생해도 트래픽은 다른 경로를 이용할 수 있습니다. 메시형은 비용과 케이블링을 감수하고 매우 높은 신뢰성을 얻는 방식입니다.

완전 메시형에서는 연결 수가 빠르게 증가합니다. 장치가 n개라면 완전 메시형에는 n(n-1)/2개의 연결이 필요합니다. 장치 4개에는 연결 6개가 필요하지만, 장치 10개에는 45개가 필요합니다. 따라서 비용이 빠르게 증가합니다. 부분 메시형은 가장 중요한 곳에만 중복 연결을 추가하여 장애 허용과 비용 사이의 균형을 맞춥니다. 인터넷 백본과 중요한 WAN 연결에서 부분 메시형 설계를 사용하는 이유가 바로 이것입니다.

메시형은 단일 장애 지점이 없기 때문에 가장 장애 허용성이 높은 토폴로지입니다. 여러 대체 경로가 있으므로 네트워크가 끊어진 연결이나 작동하지 않는 장치를 피해 자동으로 경로를 설정할 수 있습니다. 장애로 인해 인터넷의 넓은 지역 전체가 고립되어서는 안 되므로, 인터넷에는 이러한 특성이 꼭 필요합니다.

• 중복 경로가 장애가 발생해도 작동합니다.
• 자동 복구 라우팅이 새로운 경로를 찾습니다.
• 케이블과 하드웨어에 비용이 많이 듭니다.

메시형은 유선에서만 사용되는 개념이 아닙니다. 무선 메시형 네트워크는 여러 액세스 포인트가 서로 트래픽을 중계하도록 하여, 곳곳에 케이블을 설치하지 않고도 넓은 영역으로 통신 범위를 확장합니다. 한 노드가 작동을 멈추면 주변 노드가 이를 피해 다른 경로로 라우팅합니다. 가정용 메시 Wi-Fi 시스템은 서로 통신하는 여러 소형 장치를 사용해 집 전체를 신호로 덮는 방식으로 이 개념을 활용합니다.

실제 네트워크에서는 하나의 순수한 형태만 사용하는 경우가 드뭅니다. 하이브리드 토폴로지는 여러 설계를 결합합니다. 예를 들어 여러 스타형 네트워크를 스위치의 부분 메시형으로 서로 연결할 수 있습니다. 이렇게 하면 가장자리에서는 스타형의 쉬운 관리 방식을, 핵심부에서는 메시형의 중복성을 얻을 수 있습니다. 시험에서는 실제 환경의 도표가 하나의 교과서적인 형태가 아니라 여러 배치를 섞어 보여 줄 수 있다는 점을 예상해야 합니다.

질서 있고 충돌 없는 접근을 원하며 링형의 취약성을 감수하거나 이중 링을 추가할 수 있다면 링형을 사용합니다. 다만 현대의 스위치 기반 네트워크가 대체로 더 나은 선택입니다. 백본 연결이나 고가용성 데이터 센터처럼 신뢰성이 중요하고 예산이 허용되는 경우에는 메시형을 사용합니다. 각 설계의 강점을 알면 네트워크 도표를 읽고 시험의 상황형 질문에 답하는 데 도움이 됩니다.

링형을 사람들이 원 안에서 말하기 막대 하나를 차례로 건네는 모습이라고 생각해 보십시오. 질서 정연하지만 한 사람이 원에서 빠지면 막대가 원을 끝까지 돌 수 없습니다. 메시형은 도시 사이를 잇는 도로망과 같습니다. 도로 하나가 폐쇄되어도 교통은 쉽게 우회할 수 있습니다. 링형은 질서를 중시하고, 메시형은 회복력을 중시합니다. 이러한 이미지를 떠올리면 각각의 역할을 쉽게 기억할 수 있습니다.

링형과 메시형 설계에 대한 이해도를 확인해 보십시오.

두 가지 배치를 더 살펴보았습니다. 링형은 장치를 닫힌 고리로 연결하며, 질서 있고 충돌 없는 접근을 위해 토큰 전달을 사용하는 경우가 많습니다. 하지만 이중 링을 사용하지 않으면 한 번의 단절만으로도 고리가 중단될 수 있습니다. 메시형은 여러 중복 경로로 장치를 연결하므로 가장 장애 허용성이 높은 설계이지만 케이블링 비용이 많이 듭니다. 완전 메시형은 모든 것을 연결하고, 부분 메시형은 필요한 곳에만 선택적으로 중복성을 추가합니다. 실제 네트워크는 대개 여러 형태를 하이브리드로 결합합니다.