스타형과 버스형 토폴로지의 기초

토폴로지는 네트워크의 장치가 연결된 형태나 패턴입니다. 케이블이 어떻게 연결되고 장치 간에 데이터가 어떻게 이동하는지 설명합니다. 토폴로지를 선택하면 비용, 속도, 안정성이라는 세 가지 중요한 요소에 영향을 줍니다. 이 과정에서는 가장 오래되고 기본적인 두 가지 배치인 스타형과 버스형을 비교합니다. 두 가지를 이해하면 다음에 배우게 될 더 발전된 링형과 메시형 설계를 이해하는 기초를 다질 수 있습니다.

스타형 토폴로지에서는 모든 장치가 하나의 중앙 지점에 연결되며, 이 지점은 보통 스위치입니다(LAN 또는 근거리 통신망에서 데이터를 전달하는 장치). 장치가 서로 직접 통신하지 않고 모든 트래픽이 중앙 지점을 통과합니다. 오늘날 거의 모든 가정 및 사무실 네트워크에서 볼 수 있는 배치입니다. 각 케이블은 하나의 장치에서 중앙 스위치까지 연결되므로, 그림으로 나타내면 별 모양을 이룹니다.

스타형 토폴로지는 관리와 문제 해결이 쉽기 때문에 널리 사용됩니다. 케이블 하나에 장애가 발생해도 해당 장치만 연결이 끊기고 다른 장치는 계속 작동합니다. 새 장치를 추가하는 방법도 간단합니다. 스위치의 비어 있는 포트에 케이블 하나를 연결하면 됩니다.

• 안정적 — 케이블 하나의 고장으로 네트워크 전체가 중단되지 않습니다.
• 확장 가능 — 비어 있는 포트에 연결하여 장치를 추가할 수 있습니다.
• 장애 격리가 쉬움 — 문제를 하나의 연결로 추적할 수 있습니다.

스타형에는 분명한 약점이 하나 있습니다. 중앙 장치가 단일 장애 지점이라는 점입니다. 스위치의 전원이 꺼지거나 고장 나면 연결된 모든 장치가 동시에 오프라인 상태가 됩니다. 또한 각 장치에서 중앙으로 이어지는 전용 케이블이 필요하므로 이전 설계보다 케이블이 더 많이 필요합니다. 이러한 비용에도 불구하고 안정성과 단순함 덕분에 스타형은 오늘날 표준적인 선택입니다.

버스형 토폴로지에서는 모든 장치가 백본이라고 하는 하나의 긴 케이블을 공유합니다. 각 장치는 이 한 줄의 케이블에 연결됩니다. 장치가 데이터를 보내면 신호가 케이블 전체를 따라 이동하고 모든 장치가 신호를 확인하지만, 의도한 수신 장치만 이를 보관합니다. 버스형은 케이블을 매우 적게 사용하고 구축 비용이 저렴했기 때문에 초기 네트워크에서 흔히 사용되었습니다.

버스형에서는 케이블 양 끝에 종단 장치(작은 저항기)가 필요합니다. 종단 장치가 없으면 신호가 회선 아래로 되돌아와 간섭을 일으키고 데이터가 손상됩니다. 또한 버스형은 CSMA/CD(충돌 감지 기능이 있는 반송파 감지 다중 접속)를 사용하여 장치들이 하나의 회선을 계속 서로 방해하지 않고 공유할 수 있도록 했습니다.

버스형 토폴로지에는 심각한 단점이 있어 역사 속으로 사라지게 되었습니다. 모든 장치가 하나의 케이블을 공유하므로 한 번에 하나만 전송할 수 있고, 장치를 추가할수록 성능이 떨어집니다. 더 심각한 문제는 백본의 어느 곳에서든 케이블이 끊어지거나 연결부가 느슨해지면 전체 네트워크가 중단될 수 있다는 점입니다. 문제를 해결하려면 케이블 전체를 따라가며 장애 지점을 찾아야 합니다.

두 가지를 비교하면 스타형이 버스형을 대체한 이유가 분명해집니다.

• 케이블 연결 — 버스형은 하나의 공유 회선을 사용하고, 스타형은 장치마다 하나의 케이블을 사용합니다.
• 장애 허용성 — 버스형은 한 곳이 끊어지면 네트워크 전체가 중단되지만, 스타형은 장애를 격리합니다.
• 성능 — 버스형은 대역폭을 공유하지만, 스타형의 스위치는 각 장치에 전용 경로를 제공합니다.
• 비용 — 버스형은 케이블 비용이 저렴하지만 가동 중지로 인한 비용은 훨씬 큽니다.

핵심적인 차이는 전송 매체를 공유하는 방식입니다. 버스형에서는 모든 장치가 하나의 케이블을 사용하려고 경쟁하므로 충돌(두 장치가 동시에 전송하는 현상)이 자주 발생하고 속도가 느려집니다. 현대적인 스위치 기반 스타형에서는 이러한 문제가 없습니다. 스위치가 각 포트에 충돌이 발생하지 않는 자체 경로를 제공하기 때문입니다. 이것이 스타형과 스위치의 조합이 안정적이고 빠른 네트워크의 기본 설계가 된 주요 이유입니다.

스타형 토폴로지는 어디에서나 볼 수 있습니다. 가정용 라우터, 사무실의 배선실, 데이터 센터의 랙이 모두 이를 사용합니다. 순수한 버스형은 현대 이더넷에서 사실상 사라졌지만, 과거의 케이블 TV 회선이나 일부 산업 제어 버스 같은 버스 시스템에는 그 개념이 남아 있습니다. Network+ 시험에서는 스타형을 실용적인 지배적 설계로, 버스형을 그 이전의 교훈적인 설계로 기억하십시오.

스타형을 자전거 바퀴라고 생각해 보십시오. 스위치는 중심축이고 각 바퀴살은 하나의 장치로 이어집니다. 버스형은 문이 줄지어 있는 하나의 복도와 같으며, 한 사람이 크게 외치면 복도 전체에 목소리가 울려 퍼집니다. 바퀴는 바퀴살 하나가 끊어져도 계속 작동하지만, 복도는 어느 한 곳에서든 무너지면 전체가 조용해집니다. 이러한 이미지를 떠올리면 시험 중에도 장단점을 쉽게 기억할 수 있습니다.

스타형과 버스형 배치에 대한 이해도를 확인해 보십시오.

가장 기본적인 네트워크 배치 두 가지를 비교해 보았습니다. 스타형은 모든 장치를 중앙 스위치에 연결하여 장애를 격리하고 쉽게 확장할 수 있지만, 스위치가 단일 장애 지점이 됩니다. 버스형은 양 끝에 종단기가 있는 하나의 백본 케이블을 공유합니다. 비용은 저렴하지만 어느 한 곳이라도 끊어지면 네트워크 전체가 작동하지 않고, 부하가 증가하면 속도가 느려집니다. 스위치 기반 스타형은 오늘날의 표준이며, 버스형은 주로 학습 예시로 남아 있습니다. 다음에는 링형과 메시형 설계를 살펴보겠습니다.