[Network] 네트워크 공부 - 네트워크 개념, 종류, 토폴로지, 통신 방식

 

네트워크(Network)

• Net(그물) + Work(작업) 의 합성어
• 네트워크의 시작점은 '데이터 주고받기'에서 시작
• 말 그대로, 여러 기기들이 서로 그물처럼 연결되어 데이터를 주고받는 시스템을 의미
• 컴퓨터나 스마트폰 같은 장치들이 서로 통신할 수 있도록 연결된 망
• 쉬운 예시: 인터넷 (Internet) → 전 세계를 연결하는 가장 큰 네트워크

 

 

 

네트워크 종류

네트워크는 규모에 따라서 3가지로 나눌 수 있다.

1. LAN (Local Area Network)

• 근거리 영역 네트워크
• 집, 학교, 회사와 같이 제한된 공간 내에서 구성된 네트워크
• 예시1) 집에서 PC, 스마트폰, 프린터기를 와이파이로 연결
• 예시2) 회사 사무실 내 유선, 무선 네트워크

 

2. MAN (Metropolitan Area Network)

• 도시 규모 네트워크
• 여러 LAN을 연결해서 더 넓은 지역을 포함하는 네트워크
• 예시1) 대학 캠퍼스 여러 건물을 연결하는 네트워크
• 예시2) 대학 병원 여러 지점을 연결하는 네트워크

 

3. WAN (Wide Area Network)

• 광역 네트워크
• 국가나 대륙 간 연결로 구성된 네트워크
• 예시1) 한국과 미국의 회사 본사를 연결하는 네트워크
• 예시2) 전 세계를 연결하는 네트워크

 

분류	특징	범위	주요 사용처
LAN	가장 작은 단위의 네트워크	한 건물, 사무실, 가정 등 제한된 지역	가정, 소규모 사무실, 학교
MAN	LAN 보다 넓고, WAN 보다 좁은 범위	도시, 대도시 내 여러 LAN 연결	도시 내 기업 지점, 대학 캠퍼스 간 연결
WAN	가장 넓은 단위의 네트워크	국가 간, 대륙 간 등 광범위한 지역	인터넷, 글로벌 기업 네트워크

 

 

네트워크 토폴로지

• 네트워크: 여러 기기들이 서로 연결되어 데이터를 주고받을 수 있도록 구성된 시스템
• 토폴로지: 컴퓨터, 서버 같은 네트워크 장비들이 어떻게 연결되어 있는지 연결방식 or 배치 형태

 

네트워크 구성할 때, 다양한 장비들을 어떻게 연결할지 고민을 하게 된다.

이는 물리적인 구조를 어떻게 짜냐에 따라서 안정성 및 효율성이 달라질 수 있기 때문이다.

예시) 그물을 어떤 모양으로 엮느냐에 따라 그물의 강도나 효율성이 달라지는 것과 같다.

 

 

[네트워크 토폴로지에서 자주 나오는 개념]

• 노드 (Node): 네트워크에 연결된 모든 장비들
• 링크 (Link): 케이블 같이 노드를 서로 연결하는 물리적인 경로

 

[네트워크 토폴로지 종류 (5가지)]

1. 버스(Bus) 토폴로지

 

• 하나의 긴 중앙 통신 회선에 여러 대의 노드들이 연결된 형태
• 장점
  • 새로운 노드 추가, 제거가 간단해 쉽게 확장 가능
• 단점
  • 중앙 통신 회선에 문제가 발생하면, 전체 네트워크가 마비됨
  • 노드가 추가될 때마다 네트워크 성능이 낮아짐

 

2. 스타(Star) 토폴로지

• 중앙 노드를 중심으로 다른 모든 노드가 연결된 형태 (중앙에 모든 장비가 연결)
• 장점
  • 하나의 장비가 고장 날 경우, 전체에 영향을 미치지 않음
  • 중앙에서 모든 연결을 관리하기 때문에, 구성 및 관리가 비교적 편함
• 단점
  • 중앙에 있는 장비(허브나 스위치)가 고장 나면, 전체 네트워크가 마비됨

 

3. 링(Ring) 토폴로지

• 좌우 인접한 노드와 연결되어 원형을 이뤄 순환하며 전송되는 형태
• 장점
  • 데이터가 한 방향으로만 흘러서 데이터 충돌 위험이 적음
• 단점
  • 한 노드만 고장 나도 전체가 마비될 수 있음

 

4. 트리(Tree) 토폴로지

• 스타 토폴로지 + 버스 토폴로지 를 결합한 계층적 구조
• 하나의 루트 노드(최상위 노드)에서 여러 노드가 가지처럼 뻗어나가는 형태
• 장점
  • 노드를 제거하거나, 새로운 노드 추가하는 것이 쉬움 (확장성이 뛰어남)
  • 하위 노드에서 장애 발생 시, 상위 노드에 영향을 미치지 않음
  • 대규모 조직에 적합
• 단점
  • 루트 노드나 상위 노드에 문제가 생기면, 하위 네트워크 전체에 영향을 미침
  • 특정 노드에 트래픽이 집중될 수 있음 (네트워크 속도 떨어짐)

 

5. 메시(Mesh) 토폴로지

• 모든 노드가 서로 직접 연결되는 형태
• 마치 그물망처럼 복잡하게 연결되어 있음
• 장점
  • 여러 경로가 존재하므로, 장애가 발생해도 다른 경로를 통해 통신할 수 있음 (안정성 높음)
  • 여러 경로를 통해 트래픽을 분산시킬 수 있음
• 단점
  • 모든 노드 간 직접 연결이 필요하므로, 구축 비용과 복잡도가 높음

*이미지 출처: https://www.ibm.com/kr-ko/topics/network-topology

 

네트워크 통신 방식

네트워크 안에서 데이터가 실제로 어떻게 오가는지 (전송 방식) 알아보자.

크게 2가지 관점으로 나눠서 살펴볼 수 있다.

 

1. 통신 방향

• 단방향 통신 (Simplex)
  • 단방향 (한쪽 방향) 으로만 통신 가능
  • 한쪽 : 말하는 역할만 수행 / 다른 한쪽 : 듣는 역할만 수행
  • 예시) TV, 라디오

 

• 반이중 통신 (Half-Duplex)
  • 양방향 통신이 가능하나, 동시에 전송은 불가능
  • 한쪽이 말하면 / 다른 한쪽은 듣기만 해야 함
  • 예시) 워키토키, 무선기

 

• 전이중 통신 (Full-Duplex)
  • 양방향 동시에 통신 가능
  • 양쪽이 동시에 말하고, 들을 수 있음
  • 예시) 전화기, 현대 컴퓨터 네트워크

 

2. 데이터 전송 대상

• 유니캐스트 (Unicast)
  • 1:1 통신
  • 하나의 송신자 → 하나의 수신자 에게만 데이터 전송
  • 일반적인 통신 방식 (가장 많이 사용하는 통신 방식)
  • 하나의 장비가 → 모든 장비들에게 목적지 주소를 적어서 데이터를 보내되,
    각 노드는 목적지 주소를 확인하고 자신과 일치하지 않으면 버리고 / 일치하는 노드만 데이터를 받음

 

• 애니캐스트 (Anycast)
  • 1:1 통신
  • 여러 노드 중 가장 가까운 노드 1개에만 데이터 전송
  • 브로드캐스트 문제 해결을 위해 IPv6에서 사용됨

 

• 멀티캐스트 (Multicast)
  • 1:N 통신 (특정 그룹)
  • 하나의 장비가 → 특정 그룹에게 데이터 전송
  • 유니캐스트, 브로드캐스트 단점 보완
  • 10개의 노드가 있다면, 하나의 노드에서 5개의 노드만 특정지어서 데이터를 전송하는 방식

 

• 브로드캐스트 (Broadcast)
  • 1:M 통신
  • 하나의 장비가 → 네트워크 내 모든 장비에게 데이터 전송
  • 받고 싶지 않아도 무조건 받게 됨 (일단 받고 판단)
  • 트래픽 증가, 성능 저하 발생