연결 토폴로지. 네트워크 토폴로지의 유형. 컴퓨터 네트워크 토폴로지

08.12.2023

네트워크 토폴로지는 네트워크 케이블 및 연결의 물리적 또는 전기적 구성을 나타냅니다.

네트워크 토폴로지를 설명할 때 다음과 같은 몇 가지 특수 용어가 사용됩니다. 네트워크 노드 - 컴퓨터 또는 네트워크 스위칭 장치. 네트워크 분기 - 두 개의 인접한 노드를 연결하는 경로입니다. 터미널 노드(terminal node) - 단 하나의 가지 끝에 위치한 노드. 중간 노드 - 둘 이상의 가지 끝에 위치한 노드. 인접 노드는 다른 노드를 포함하지 않는 하나 이상의 경로로 연결된 노드입니다.

네트워크 토폴로지에는 5가지 주요 유형만 있습니다.

1. "공유 버스" 토폴로지. 이 경우 데이터 연결 및 교환은 공통 버스라고 하는 공통 통신 채널을 통해 이루어집니다. 공통 버스는 로컬 네트워크에 매우 일반적인 토폴로지입니다. 전송된 정보는 양방향으로 배포될 수 있습니다. 공통 버스를 사용하면 배선 비용이 절감되고 다양한 모듈의 연결이 통합됩니다. 이 방식의 주요 장점은 비용이 저렴하고 건물 전체에 케이블을 쉽게 배포할 수 있다는 것입니다. 공통 버스의 가장 심각한 단점은 신뢰성이 낮다는 것입니다. 케이블이나 수많은 커넥터에 결함이 있으면 전체 네트워크가 완전히 마비됩니다. 공유 버스의 또 다른 단점은 성능이 낮다는 점입니다. 이 연결 방법을 사용하면 한 번에 한 대의 컴퓨터만 네트워크에 데이터를 전송할 수 있기 때문입니다. 따라서 통신 채널 대역폭은 항상 모든 네트워크 노드 간에 나누어집니다.

2. 스타 토폴로지. 이 경우 각 컴퓨터는 별도의 케이블을 통해 네트워크 중앙에 있는 허브라고 하는 공통 장치에 연결됩니다.

허브의 기능은 컴퓨터가 전송하는 정보를 네트워크에 있는 하나 또는 다른 모든 컴퓨터에 전달하는 것입니다. 공통 버스에 비해 이 토폴로지의 주요 장점은 안정성이 더 높다는 것입니다. 케이블 문제는 이 케이블이 연결된 컴퓨터에만 영향을 미치며 허브의 오작동으로 인해 전체 네트워크가 중단될 수 있습니다. 또한 허브는 네트워크의 노드에서 들어오는 정보를 지능적으로 필터링하는 역할을 할 수 있으며, 필요한 경우 관리자가 금지한 전송을 차단할 수 있습니다. 스타 토폴로지의 단점은 허브를 구입해야 하기 때문에 네트워크 장비 비용이 더 높다는 점입니다. 또한 네트워크의 노드 수를 늘리는 기능은 허브 포트 수에 따라 제한됩니다. 현재 계층형 스타는 로컬 네트워크와 글로벌 네트워크 모두에서 가장 일반적인 연결 토폴로지 유형입니다.

3. "링" 토폴로지. 링 토폴로지를 사용하는 네트워크에서 네트워크의 데이터는 일반적으로 한 방향으로 링을 따라 한 스테이션에서 다른 스테이션으로 순차적으로 전송됩니다.

컴퓨터가 데이터를 의도된 대로 인식하면 이를 내부 버퍼에 복사합니다. 링 토폴로지를 사용하는 네트워크에서는 어떤 스테이션에 장애가 발생하거나 연결이 끊어지는 경우 나머지 스테이션 간의 통신 채널이 중단되지 않도록 특별한 조치를 취할 필요가 있습니다. 이 토폴로지의 장점은 관리 용이성이며, 단점은 두 노드 간 채널에 장애가 발생할 경우 전체 네트워크에 장애가 발생할 가능성이 있다는 것입니다.

4. 메시 토폴로지. 메시 토폴로지는 인접한 모든 컴퓨터와 물리적인 통신 회선이 구축되는 컴퓨터 연결 방식이 특징입니다.

메시 토폴로지를 적용한 네트워크에서는 집중적인 데이터 교환이 일어나는 컴퓨터들만 직접 연결되고, 직접 연결되지 않은 컴퓨터들 간의 데이터 교환에는 중간 노드를 통한 중계 전송이 사용된다. 메시 토폴로지는 많은 수의 컴퓨터를 연결할 수 있으며 일반적으로 글로벌 네트워크의 특징입니다. 이 토폴로지의 장점은 오류와 과부하에 대한 저항력입니다. 개별 노드를 우회하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

5. 혼합 토폴로지. 소규모 네트워크에는 일반적으로 일반적인 스타, 링 또는 버스 토폴로지가 있지만 대규모 네트워크에는 일반적으로 컴퓨터 간에 무작위 연결이 있습니다. 이러한 네트워크에서는 일반적인 토폴로지를 가진 개별 하위 네트워크를 식별할 수 있으므로 혼합 토폴로지를 가진 네트워크라고 합니다.

로컬 네트워크는 현대 기업의 중요한 요소이며, 이것이 없으면 최대 생산성을 달성할 수 없습니다. 그러나 네트워크의 잠재력을 최대한 활용하려면 연결된 컴퓨터의 위치가 LAN 성능에 영향을 미친다는 점을 고려하여 네트워크를 올바르게 구성해야 합니다.

토폴로지 개념

로컬 컴퓨터 네트워크의 토폴로지는 서로 관련된 워크스테이션과 노드의 위치 및 연결 옵션입니다. 실제로 이것은 LAN 아키텍처입니다. 컴퓨터 배치에 따라 네트워크의 기술적 특성이 결정되며 토폴로지 유형 선택은 다음에 영향을 미칩니다.

네트워크 장비의 종류와 특성.
LAN의 안정성과 확장성.
로컬 네트워크 관리 방법.

작업 노드의 위치와 연결 방법에 대한 옵션이 많이 있으며, 그 수는 연결된 컴퓨터 수의 증가에 정비례하여 증가합니다. 로컬 네트워크의 주요 토폴로지는 "스타", "버스" 및 "링"입니다.

토폴로지를 선택할 때 고려해야 할 요소

최종적으로 토폴로지 선택을 결정하기 전에 네트워크 성능에 영향을 미치는 몇 가지 기능을 고려해야 합니다. 이를 바탕으로 가장 적합한 토폴로지를 선택하고 각각의 장단점을 분석하고 이 데이터를 설치에 사용할 수 있는 조건과 연관시킬 수 있습니다.

LAN에 연결된 각 워크스테이션의 기능 및 서비스 가능성. 일부 유형의 로컬 네트워크 토폴로지는 전적으로 이에 의존합니다.
장비의 서비스 가능성(라우터, 어댑터 등) 네트워크 장비가 고장 나면 LAN 작동이 완전히 중단되거나 컴퓨터 한 대와의 정보 교환이 중단될 수 있습니다.
사용된 케이블의 신뢰성. 손상되면 전체 LAN 또는 LAN의 한 세그먼트에서 데이터의 전송 및 수신이 중단됩니다.
케이블 길이 제한. 이 요소는 토폴로지를 선택할 때도 중요합니다. 사용 가능한 케이블이 많지 않은 경우 케이블이 덜 필요한 배열을 선택할 수 있습니다.

스타 토폴로지 정보

이러한 유형의 워크스테이션 배열에는 다른 모든 컴퓨터가 연결되는 서버인 전용 센터가 있습니다. 데이터 교환 프로세스는 서버를 통해 이루어집니다. 따라서 장비는 더욱 복잡해져야 합니다.

장점:

로컬 "스타" 네트워크의 토폴로지는 LAN에서 충돌이 전혀 없는 경우 다른 네트워크와 비교하여 유리합니다. 이는 중앙 집중식 관리를 통해 달성됩니다.
노드 중 하나에 오류가 발생하거나 케이블이 손상되면 네트워크 전체에 아무런 영향을 미치지 않습니다.
주 가입자와 주변기기 가입자가 2명만 있으면 네트워크 장비를 단순화할 수 있습니다.
작은 반경 내의 연결 지점 클러스터는 네트워크 제어 프로세스를 단순화하고 승인되지 않은 사람의 액세스를 제한하여 보안을 향상시킵니다.

결점:

이러한 로컬 네트워크는 중앙 서버에 장애가 발생하면 완전히 작동할 수 없게 됩니다.
훨씬 더 많은 케이블이 필요하기 때문에 스타의 비용은 다른 토폴로지보다 높습니다.

버스 토폴로지: 간단하고 저렴함

이 연결 방법에서는 모든 워크스테이션이 단일 회선(동축 케이블)에 연결되며 한 가입자의 데이터가 반이중 교환 모드로 다른 가입자에게 전송됩니다. 이러한 유형의 로컬 네트워크 토폴로지는 버스의 각 끝에 특수 터미네이터가 있어야 하며, 터미네이터가 없으면 신호가 왜곡됩니다.

장점:

모든 컴퓨터는 동일합니다.
실행 중에도 네트워크를 쉽게 확장할 수 있는 기능입니다.
한 노드의 장애는 다른 노드에 영향을 미치지 않습니다.
케이블 소비가 크게 줄어듭니다.

결점:

케이블 커넥터 문제로 인해 네트워크 신뢰성이 부족합니다.
모든 가입자의 채널 분할로 인해 실적이 저조합니다.
병렬로 연결된 어댑터로 인해 장애를 관리하고 감지하기가 어렵습니다.
통신 회선의 길이는 제한되어 있으므로 이러한 유형의 로컬 네트워크 토폴로지는 소수의 컴퓨터에만 사용됩니다.

링 토폴로지의 특성

이러한 유형의 통신에는 작업자 노드를 다른 두 개와 연결하는 작업이 포함되며, 그 중 하나에서 데이터가 수신되고 데이터가 두 번째 노드로 전송됩니다. 이 토폴로지의 주요 특징은 각 터미널이 리피터 역할을 하여 LAN에서 신호 감쇠 가능성을 제거한다는 것입니다.

장점:

이 로컬 네트워크 토폴로지를 신속하게 생성하고 구성합니다.
그러나 새 노드를 설치하는 동안 네트워크를 종료해야 하는 간편한 확장이 필요합니다.
가능한 가입자 수가 많습니다.
과부하에 대한 저항력과 네트워크 충돌이 없습니다.
컴퓨터 간에 신호를 중계하여 네트워크를 엄청난 크기로 늘리는 기능입니다.

결점:

네트워크 전체의 신뢰성이 낮습니다.
케이블 손상에 대한 저항력이 부족하므로 일반적으로 병렬 백업 라인이 제공됩니다.
높은 케이블 소비.

로컬 네트워크의 유형

로컬 네트워크 토폴로지 선택도 사용 가능한 LAN 유형에 따라 이루어져야 합니다. 네트워크는 P2P(Peer-to-Peer) 모델과 계층형 모델의 두 가지 모델로 표현될 수 있습니다. 기능적으로는 크게 다르지 않으므로 필요한 경우 서로 전환할 수 있습니다. 그러나 그들 사이에는 여전히 몇 가지 차이점이 있습니다.

P2P 모델의 경우 대규모 네트워크를 구성할 가능성은 없지만 일종의 통신 시스템 구축이 여전히 필요한 상황에서 사용하는 것이 좋습니다. 소수의 컴퓨터에 대해서만 생성하는 것이 좋습니다. 중앙 집중식 제어 통신은 일반적으로 다양한 기업에서 워크스테이션을 모니터링하는 데 사용됩니다.

P2P 네트워크

이러한 유형의 LAN은 각 워크스테이션에 대한 권한이 동일하여 워크스테이션 간에 데이터를 배포한다는 의미입니다. 노드에 저장된 정보에 대한 액세스는 해당 사용자가 허용하거나 거부할 수 있습니다. 일반적으로 이러한 경우에는 로컬 컴퓨터 네트워크의 버스 토폴로지가 가장 적합합니다.

P2P 네트워크는 다른 사용자가 워크스테이션 리소스를 사용할 수 있음을 의미합니다. 이는 한 컴퓨터에서 문서를 편집하는 동시에 다른 컴퓨터에서 작업하고, 원격으로 인쇄하고 응용 프로그램을 실행할 수 있는 기능을 의미합니다.

P2P LAN 유형의 장점:

구현, 설치 및 유지 관리가 쉽습니다.
작은 재정적 비용. 이 모델을 사용하면 값비싼 서버를 구입할 필요가 없습니다.

결점:

연결된 작업자 노드 수가 증가할수록 네트워크 성능이 저하됩니다.
통일된 보안 시스템이 없습니다.
정보 가용성: 컴퓨터를 끄면 다른 사람이 컴퓨터에 있는 데이터에 접근할 수 없게 됩니다.
단일 정보 기반이 없습니다.

계층적 모델

가장 일반적으로 사용되는 로컬 네트워크 토폴로지는 이러한 유형의 LAN을 기반으로 합니다. "클라이언트-서버"라고도 합니다. 이 모델의 본질은 특정 수의 가입자가 있는 경우 하나의 주요 요소, 즉 서버가 있다는 것입니다. 이 제어 컴퓨터는 모든 데이터를 저장하고 처리합니다.

장점:

뛰어난 네트워크 성능.
신뢰할 수 있는 통합 보안 시스템.
모든 사람에게 공통된 하나의 정보 기반입니다.
전체 네트워크 및 해당 요소의 관리가 단순화됩니다.

결점:

서버를 모니터링하고 유지 관리하는 관리자인 특수 인력 단위가 필요합니다.
메인 컴퓨터 구입에 드는 재정적 비용이 큽니다.

계층적 모델에서 로컬 컴퓨터 네트워크의 가장 일반적으로 사용되는 구성(토폴로지)은 "스타"입니다.

토폴로지 선택(네트워크 장비 및 워크스테이션의 레이아웃)은 로컬 네트워크를 구성할 때 매우 중요한 포인트입니다. 선택한 통신 유형은 LAN의 가장 효율적이고 안전한 작동을 보장해야 합니다. 또한 재정적 비용과 네트워크의 추가 확장 가능성에 주의하는 것도 중요합니다. 합리적인 해결책을 찾는 것은 쉬운 일이 아니며, 이는 신중한 분석과 책임 있는 접근을 통해 달성됩니다. 이 경우 올바르게 선택된 로컬 네트워크 토폴로지는 전체 LAN의 최대 성능을 보장합니다.

"네트워크 토폴로지"라는 용어는 컴퓨터 네트워크의 가능한 구성을 설명합니다. 네트워크 기술의 특수성은 성공적인 데이터 교환을 위해 하드웨어 및 소프트웨어 네트워크 도구의 모든 특성을 엄격하게 조정해야 한다는 것입니다. 동시에 기존 하드웨어는 이러한 장치를 사용하는 방식에 따라 데이터 전송을 위한 다양한 기능(속도, 안정성 등)을 제공할 수 있습니다. 장비 작동 모드의 이러한 모든 기능을 고려하기 위해 "네트워크 토폴로지"라는 개념이 도입되었습니다. 현재 네트워크 구성을 설명하기 위해 물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지의 두 가지 유형이 사용됩니다.

물리적 토폴로지

물리적 토폴로지는 다양한 네트워크 장비(케이블, 커넥터 및 네트워크 장비 연결 방법)의 물리적 연결을 구성하는 실제 방법을 설명합니다. 물리적 토폴로지는 비용과 기능이 다양합니다. 아래에는 가장 일반적으로 사용되는 세 가지 물리적 토폴로지에 대한 설명과 장점 및 단점이 나와 있습니다.

물리적 버스

물리적 버스 토폴로지의 가장 간단한 형태는 특수 유형의 커넥터(터미네이터)를 사용하여 양쪽이 종단 처리된 하나의 메인 케이블로 구성됩니다. 이러한 네트워크를 만들 때 메인 케이블은 한 네트워크 장치에서 다른 네트워크 장치로 순차적으로 배치됩니다. 장치 자체는 리드 케이블과 T 커넥터를 사용하여 메인 케이블에 연결됩니다. 이러한 토폴로지의 예가 그림에 나와 있습니다.

보다 복잡한 형태의 물리적 버스 토폴로지는 "분산 버스"(더 일반적으로 "트리 토폴로지"라고 함)입니다. 이 토폴로지에서 메인 케이블은 "루트"라고 불리는 한 지점에서 시작하여 네트워크 장치의 실제 물리적 위치에 따라 결정되는 다양한 방향으로 분기됩니다. 위에서 설명한 토폴로지와 달리 분산 버스 토폴로지에서는 메인 케이블에 2개 이상의 종단이 있습니다. 케이블 분기는 특수 커넥터를 사용하여 수행됩니다. 이러한 토폴로지의 예가 그림에 나와 있습니다.

물리적 별

물리적 스타 토폴로지의 가장 간단한 형태는 단일 중앙 장치에 연결된 많은 케이블(연결된 각 네트워크 장치당 하나씩)로 구성됩니다. 이 중앙 장치를 허브라고 합니다. 물리적 스타 토폴로지의 예로는 10Base-T 이더넷 또는 100Base-T 이더넷이 있습니다. 이러한 네트워크에서 각 네트워크 장치는 연선 케이블을 사용하여 허브에 연결됩니다.

단순한 물리적 별형 토폴로지를 사용하는 경우 실제 신호 경로가 별 모양을 따르지 않을 수 있습니다. 물리적 스타 토폴로지가 설명하는 유일한 특징은 네트워크 장치가 물리적으로 연결되는 방식입니다. 가장 단순한 "물리적 별" 토폴로지의 예가 그림에 나와 있습니다.

분산형 스타 토폴로지에서는 장치가 연결되는 방식이 훨씬 더 복잡할 수 있습니다. 이 토폴로지에서는 중앙 장치(허브)가 추가로 서로 연결됩니다.

물리적 별 모양의 반지

이 토폴로지에서는 모든 네트워크 장치가 물리적 스타 토폴로지와 동일한 방식으로 중앙 허브에 연결됩니다. 그러나 자체 내의 각 허브는 단일 물리적 링의 구성을 보장하는 물리적 연결을 구성합니다. 여러 개의 허브를 사용할 경우에는 각 허브에 있는 링이 열리고, 허브 자체도 2개의 케이블로 서로 연결되어 링의 물리적 폐쇄를 구성하게 됩니다.

물리적 링 토폴로지는 IBM 토큰링 네트워크에서 사용됩니다. 설명된 토폴로지의 예가 그림 1에 나와 있습니다.

이 토폴로지에서 모든 허브는 "스마트" 장치입니다. 네트워크의 어느 곳에서든 물리적 링 중단이 발생하면 허브는 자동으로 중단을 감지하고 자체 내 해당 포트를 단락시켜 링을 복원합니다. 그림은 이러한 링 복원(허브 A)의 예를 보여줍니다.

스타 토폴로지는 새 장치를 네트워크에 연결하는 가장 쉬운 방법을 제공하기 때문에 현재 가장 널리 사용됩니다. 대부분의 경우 새 장치를 네트워크에 연결하는 작업은 연결된 네트워크 장치를 허브에 연결하는 케이블을 놓는 것만으로 구성됩니다.

논리적 토폴로지

논리적 토폴로지는 사용된 물리적 토폴로지를 따라 데이터를 전송할 때 신호가 이동하는 실제 경로를 정의합니다. 따라서 논리적 토폴로지는 네트워크 장치 간에 데이터 흐름을 전송하는 경로를 설명합니다. 이는 기존 전송 환경에서 데이터 전송에 대한 규칙을 정의하여 데이터 전송의 정확성에 영향을 미치는 간섭이 없음을 보장합니다.

논리적 토폴로지는 데이터 전송의 경로와 방향을 기술하므로 OSI 모델의 MAC(Media Access Control) 계층(데이터 링크 계층의 하위 계층)과 밀접한 관련이 있습니다. 각각의 기존 논리 토폴로지에는 데이터 전송 프로세스를 모니터링하고 제어할 수 있는 MAC(미디어 액세스 제어) 방법이 있습니다. 이러한 방법은 해당 토폴로지와 함께 설명됩니다.

현재 "논리 버스", "논리 링" 및 "논리 스타"(스위칭)의 세 가지 기본 논리 토폴로지가 있습니다. 이러한 각 토폴로지는 사용 사례에 따라 이점을 제공합니다. 앞에서 설명한 물리적 토폴로지 그림을 사용할 때는 물리적 와이어와 장치의 배선이 아니라 논리적 토폴로지가 전송 방향과 모드를 결정한다는 점을 항상 기억하십시오.

논리 버스

논리 버스 토폴로지에서는 프레임이라고 하는 데이터 시퀀스가 기존 전송 매체를 통해 모든 방향으로 동시에 신호 형태로 배포됩니다. 네트워크의 각 스테이션은 데이터의 각 프레임을 검사하여 데이터가 누구에게 전달되는지 확인합니다. 신호가 전송 매체의 끝에 도달하면 "터미네이터"라고 하는 적절한 장치에 의해 자동으로 취소됩니다(전송 매체에서 제거됨). 전송 매체의 끝에서 이러한 신호 파괴는 신호가 전송 매체로 다시 반사되는 것을 방지합니다. 터미네이터가 존재하지 않으면 반사된 신호가 유용한 신호와 겹쳐서 왜곡됩니다.

논리 버스 토폴로지에서는 전송 매체가 모든 데이터 전송 장치에 의해 공유되고 동시에 사용됩니다. 여러 스테이션이 동시에 데이터를 전송하려고 할 때 간섭을 방지하기 위해 언제든지 하나의 스테이션만 데이터를 전송할 수 있습니다. 따라서 어느 시점에 어느 스테이션이 데이터를 전송할 권한이 있는지 판단하는 방법이 있어야 합니다. 이러한 요구 사항에 따라 전송 매체에 대한 액세스를 제어하는 방법이 만들어졌으며 "데이터 교환 프로세스" 섹션에서 검토했습니다.

논리적 버스 토폴로지를 구성할 때 전송 매체에 대한 액세스를 제어하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 방법은 CSMA/CD("Carrier Sense Multiple Access/Collision Protection")입니다. 이 액세스 방법은 여러 사람이 같은 방에서 대화하는 것과 매우 유사합니다. 서로 방해하지 않기 위해 주어진 시간에 한 사람만 말하고 다른 사람들은 모두 듣습니다. 그리고 누구든지 방에 침묵이 있는지 확인한 후에만 말하기 시작할 수 있습니다. 네트워크는 정확히 같은 방식으로 작동합니다. 스테이션이 데이터를 전송하려고 할 때 이미 데이터를 전송하고 있는 스테이션을 감지하기 위해 먼저 데이터 전송 매체에서 "수신"(캐리어 감지)합니다. 현재 전송 중인 스테이션이 있으면 해당 스테이션은 전송 프로세스가 끝날 때까지 기다립니다. 전송 매체가 자유로워지면 대기 스테이션은 데이터 전송을 시작합니다. 이 순간 전송 매체가 자유로워지기를 기다리고 있던 하나 이상의 스테이션에서 전송이 시작되면 "충돌"이 발생합니다. 모든 전송 스테이션은 충돌을 감지하고 모든 네트워크 스테이션에 충돌 발생을 알리는 특수 신호를 보냅니다. 그 후 모든 스테이션은 데이터 전송을 다시 시도하기 전에 임의의 시간 동안 침묵합니다. 그 후 작업 알고리즘이 다시 시작됩니다.

논리 버스 토폴로지를 기반으로 하는 네트워크는 토큰 전달 기술을 사용하여 데이터 전송 매체에 대한 액세스를 제어할 수도 있습니다. 이 제어 방법을 사용하는 경우 각 스테이션에는 데이터 전송의 우선 순위를 나타내는 시퀀스 번호가 할당됩니다. 최대 개수의 스테이션이 데이터를 전송한 후 대기열은 첫 번째 스테이션으로 돌아갑니다. 스테이션에 할당된 시퀀스 번호는 데이터 전송 매체에 대한 스테이션의 실제 연결 순서와 일치하지 않을 수 있습니다. 현재 어느 스테이션이 데이터를 전송할 권한이 있는지 제어하기 위해 "액세스 토큰"이라는 제어 데이터 프레임이 사용됩니다. 이 마커는 일련 번호에 해당하는 순서로 스테이션에서 스테이션으로 전송됩니다. 토큰을 받은 스테이션은 데이터를 전송할 권리가 있습니다. 그러나 각 전송 스테이션은 데이터 전송이 허용되는 시간에 의해 제한됩니다. 이 시간이 끝나면 스테이션은 토큰을 다음 스테이션으로 전달해야 합니다.

이러한 네트워크의 작동은 제한된 시간(시간 슬롯) 내에 데이터를 전송하고 이에 대한 응답을 수신하는 액세스 토큰을 가진 첫 번째 스테이션에서 시작됩니다. 스테이션이 할당된 시간이 끝나기 전에 통신을 완료하면 단순히 다음 시퀀스 번호가 포함된 스테이션 토큰을 전송합니다. 그런 다음 프로세스가 반복됩니다. 토큰 전송의 이러한 순차적 프로세스는 지속적으로 계속되어 각 스테이션에 엄격하게 정의된 기간 후에 데이터를 전송할 수 있는 기회를 제공합니다.

"논리 버스" 토폴로지는 "물리적 버스" 및 "물리적 스타" 토폴로지 사용을 기반으로 합니다. 접근 제어 방법과 물리적 토폴로지 유형은 설계된 네트워크의 요구 사항에 따라 선택됩니다. 예를 들어 이더넷, 10Base-T 이더넷 및 ARCnet®은 각각 논리 버스 토폴로지를 사용합니다. 이더넷 네트워크의 케이블(가는 동축 케이블)은 물리적 버스 토폴로지를 사용하여 연결되는 반면, 10Base-T 이더넷 및 ARCnet 네트워크는 물리적 스타 토폴로지를 기반으로 합니다. 그러나 이더넷(물리적 버스)과 10Base-T 이더넷(물리적 스타)은 미디어 접근 제어 방법으로 CSMA/CD를 사용하고, ARCnet(물리적 스타)은 액세스 토큰을 사용합니다.

첫 번째 그림은 이더넷 네트워크(물리적 버스, 논리 버스)를 보여주고, 두 번째 그림은 10Base-T 이더넷 네트워크(물리적 스타, 논리 버스)를 보여줍니다. 두 그림 모두에서 신호(화살표로 표시)는 하나의(현재 전송 중인) 스테이션에서 시작되어 기존 전송 매체의 모든 방향으로 이동합니다.

논리적 링

논리적 링 토폴로지에서 데이터 프레임은 전체 데이터 전송 매체를 통과할 때까지 물리적 링을 따라 전송됩니다. 논리적 링 토폴로지는 스타 연결이 있는 물리적 링 토폴로지를 기반으로 합니다. 물리적 링에 연결된 각 스테이션은 이전 스테이션으로부터 데이터를 수신하고 동일한 신호를 다음 스테이션으로 반복합니다. 따라서 반복되는 데이터는 주소가 지정된 스테이션에 도달할 때까지 한 스테이션에서 다른 스테이션으로 흐릅니다. 수신 스테이션은 전송 매체로부터 데이터를 복사하고 데이터의 성공적인 수신을 나타내는 속성을 프레임에 추가합니다. 다음으로, "전달 속성"이 설정된 프레임은 원래 이 데이터를 보낸 스테이션에 도달할 때까지 링 주위를 계속 이동합니다. 스테이션은 "전송 속성"을 분석하고 데이터 전송이 성공적인지 확인한 후 네트워크에서 프레임을 제거합니다. 그림은 "스타 연결이 있는 물리적 링" 토폴로지를 기반으로 하는 네트워크에서 "논리적 링" 형태의 데이터 전송 프로세스를 보여줍니다.

이러한 네트워크에서 전송 매체에 대한 액세스를 제어하는 방법은 항상 "액세스 토큰" 기술을 기반으로 합니다. 그러나 데이터 전송 권한을 획득하는 순서(토큰이 따르는 경로)는 스테이션을 물리적 링에 연결하는 실제 순서와 항상 일치하는 것은 아닙니다. IBM의 토큰 링은 "성형 연결이 있는 물리적 링"을 기반으로 하는 "논리적 링" 토폴로지를 사용하는 네트워크의 예입니다.

로직 스타(스위칭)

논리적 스타 토폴로지는 스위칭 방법을 사용하여 전송 매체의 신호 전파를 특정 부분으로 제한합니다. 이러한 제한 메커니즘은 논리적 스타 토폴로지의 기본입니다.

가장 순수한 형태의 스위칭은 각 스테이션에 전용 데이터 회선을 제공합니다. 한 스테이션이 동일한 스위치에 연결된 다른 스테이션으로 신호를 전송할 때 스위치는 두 스테이션을 연결하는 데이터 전송 매체를 통해서만 신호를 전송합니다. 그림은 동일한 스위치에 연결된 두 스테이션 간에 데이터가 전송되는 방법을 보여줍니다. 이 접근 방식을 사용하면 두 스테이션 간에 전송된 데이터가 다른 스테이션 쌍에 "보이지 않는" 상태로 유지되므로 여러 쌍의 기계 간에 동시 데이터 전송이 가능합니다.

대부분의 스위칭 기술은 기존 네트워크 표준을 기반으로 하며 새로운 수준의 기능을 추가합니다. 예를 들어 앞서 설명한 10Base-T 네트워크 표준(CSMA/CD 제어 방식)에서는 스위칭 사용이 허용됩니다.

일부 스위치는 여러 네트워킹 표준을 동시에 사용하는 기능을 지원하도록 설계되었습니다. 예를 들어, 하나의 스위치에는 10Base-T 이더넷 표준과 FDDI(Fiber Distributed Data Interface)를 모두 사용하여 스테이션을 연결하기 위한 포트가 있을 수 있습니다.

스위치에는 기계 간 데이터 전송 프로세스를 지능적으로 관리할 수 있는 논리가 내장되어 있습니다. 스위치의 내부 로직은 각 포트 쌍 사이에서 최대 속도로 데이터를 동시에 전송할 수 있는 기능을 제공해야 하므로 고성능이 특징입니다. 따라서 스위치를 사용하면 네트워크 성능이 크게 향상될 수 있습니다.

스위칭은 논리적 토폴로지가 미디어 액세스 제어 방법뿐만 아니라 전자 상호 연결 회로의 다른 여러 측면에 의해 결정된다는 것을 보여줍니다(스위치는 상당히 복잡하고 값비싼 전자 장치입니다). 엔지니어는 새로운 스위칭 기술을 기존 논리 상호 연결과 결합하여 새로운 논리 토폴로지를 만들 수 있습니다.

하나 이상의 물리적 토폴로지를 사용하여 여러 스위치를 상호 연결할 수 있습니다. 스위치는 개별 스테이션뿐만 아니라 전체 스테이션 그룹을 연결하는 데에도 사용할 수 있습니다. 이러한 그룹을 "네트워크 세그먼트"라고 합니다. 따라서 다양한 이유로 전환을 통해 네트워크 성능이 크게 향상될 수 있습니다.

간단한 네트워크에 연결

이제 다양한 네트워크 구성 요소의 하드웨어 구현과 관련된 문제를 논의하고 논리적 토폴로지와 물리적 토폴로지의 차이점을 이해했으므로 가장 간단한 네트워크에서 장비를 연결하는 방법을 고려해 보겠습니다. 그림은 간단한 컴퓨터 네트워크에 연결된 이전에 논의한 일부 네트워크 장치를 보여줍니다.

설명된 네트워크는 다음 구성 요소로 구성됩니다. 비차폐 연선 케이블을 사용하여 단일 10Base-T 허브에 연결된 세 대의 컴퓨터. 각 컴퓨터에는 10Base-T 이더넷 네트워크 카드가 설치되어 있습니다. 레이저 프린터도 컴퓨터 중 하나에 연결되어 있습니다.

사진 하단 중앙에 있는 컴퓨터가 서버로 네트워크 전체를 제어합니다. 나머지 두 대의 컴퓨터는 워크스테이션입니다. 워크스테이션은 서버에 의해 제어되는 네트워크를 사용합니다. 한 워크스테이션은 IBM PC 유형 개인용 컴퓨터이고 다른 워크스테이션은 Apple® Macintosh 컴퓨터입니다.

10Base-T 허브는 세 컴퓨터 모두 간의 물리적 연결을 제공합니다. 또한 신호 중계기 역할도 합니다.

다양한 네트워크 구성 요소 사이의 선은 전송 매체인 연선을 나타냅니다. 이 네트워크는 물리적 스타 토폴로지를 사용하지만 논리적 버스 토폴로지를 기반으로 합니다.

이 네트워크의 프린터는 해당 컴퓨터의 병렬 포트를 사용하여 서버에 직접 연결됩니다. 이 연결은 대부분의 프린터에 대한 표준입니다. 서버는 각 워크스테이션에서 받은 문서에 대한 인쇄 작업을 수락합니다. 수신된 인쇄 작업은 해당 케이블을 통해 서버의 병렬 포트를 통해 프린터로 전송됩니다. 이 방법은 여러 스테이션이 단일 프린터에서 문서를 인쇄할 수 있도록 하는 가장 간단한 방법이지만 프린터를 네트워크에 연결하는 다른 방법도 있습니다. 예를 들어 프린터를 특수 인쇄 서버에 연결하거나 워크스테이션과 인쇄 서버의 기능을 동시에 수행할 수 있는 특수 소프트웨어가 설치된 컴퓨터에 연결할 수 있습니다. 요즘에는 많은 프린터에 네트워크 카드가 내장되어 있으므로 프린터는 네트워크의 어느 곳에서나 전송 매체에 직접 연결할 수 있습니다.

토폴로지라는 용어는 컴퓨터, 케이블 및 기타 네트워크 구성 요소의 물리적 배열을 설명합니다.

토폴로지는 네트워크의 기본 레이아웃을 설명하기 위해 전문가가 사용하는 표준 용어입니다.

"토폴로지"라는 용어 외에도 다음과 같은 용어도 물리적 레이아웃을 설명하는 데 사용됩니다.

물리적 위치

공들여 나열한 것;

도표;

네트워크 토폴로지에 따라 특성이 결정됩니다. 특히 특정 토폴로지의 선택은 다음에 영향을 미칩니다.

필요한 네트워크 장비의 구성;

네트워크 장비의 특성;

네트워크 확장 가능성;

네트워크 관리 방법.

리소스를 공유하거나 다른 네트워크 작업을 수행하려면 컴퓨터가 서로 연결되어 있어야 합니다. 이를 위해 대부분의 경우 케이블이 사용됩니다(덜 일반적으로 무선 네트워크 - 적외선 장비). 그러나 단순히 다른 컴퓨터를 연결하는 케이블에 컴퓨터를 연결하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 다양한 네트워크 카드, 네트워크 운영 체제 및 기타 구성 요소와 결합된 다양한 유형의 케이블에는 다양한 컴퓨터 레이아웃이 필요합니다.

각 네트워크 토폴로지는 여러 가지 조건을 부과합니다. 예를 들어, 케이블 유형뿐만 아니라 케이블 배치 방식도 결정할 수 있습니다.

기본 토폴로지

별
반지

컴퓨터가 단일 케이블을 통해 연결된 경우 토폴로지를 버스라고 합니다. 컴퓨터가 단일 지점이나 허브에서 시작되는 케이블 세그먼트에 연결된 경우 이 토폴로지를 스타 토폴로지라고 합니다. 컴퓨터가 연결된 케이블이 링 형태로 닫혀 있는 경우 이 토폴로지를 링이라고 합니다.

타이어.

버스 토폴로지는 종종 "선형 버스"라고 불립니다. 이 토폴로지는 가장 간단하고 널리 사용되는 토폴로지 중 하나입니다. 백본 또는 세그먼트라고 하는 단일 케이블을 사용하여 네트워크의 모든 컴퓨터를 연결합니다.

버스 토폴로지를 사용하는 네트워크에서 컴퓨터는 데이터를 전기 신호 형태로 케이블을 따라 전송하여 특정 컴퓨터에 주소를 지정합니다.

전기 신호 형태의 데이터는 네트워크의 모든 컴퓨터로 전송됩니다. 그러나 해당 정보는 해당 신호에 암호화된 수신자 주소와 주소가 일치하는 사람이 수신합니다. 더욱이, 언제든지 한 대의 컴퓨터만 전송할 수 있습니다.

데이터는 한 대의 컴퓨터에서만 네트워크로 전송되므로 성능은 버스에 연결된 컴퓨터 수에 따라 달라집니다. 수가 많을수록 네트워크 작동 속도가 느려집니다. 버스는 패시브 토폴로지입니다. 이는 컴퓨터가 네트워크를 통해 전송된 데이터를 "듣기"만 하고 발신자에서 수신자로 데이터를 이동시키지 않음을 의미합니다. 따라서 컴퓨터 중 하나에 오류가 발생하더라도 다른 컴퓨터의 작동에는 영향을 미치지 않습니다. 이 토폴로지에서 데이터는 케이블의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 네트워크 전체에 분산됩니다. 아무 조치도 취하지 않으면 케이블 끝에 도달하는 신호가 반사되어 다른 컴퓨터에서 전송할 수 없게 됩니다. 따라서 데이터가 목적지에 도달한 후에는 전기 신호가 소멸되어야 합니다. 이를 위해 전기 신호를 흡수하는 버스 토폴로지를 갖춘 네트워크의 케이블 양쪽 끝에 터미네이터(플러그라고도 함)가 설치됩니다.

장점: 추가 활성 장비(예: 중계기)가 없기 때문에 이러한 네트워크가 간단하고 저렴합니다.

선형 로컬 네트워크 토폴로지 다이어그램

그러나 선형 토폴로지의 단점은 네트워크 크기, 기능 및 확장성에 대한 제한이 있다는 것입니다.

반지

링 토폴로지에서 각 워크스테이션은 가장 가까운 두 개의 이웃에 연결됩니다. 이 관계는 루프나 링 형태의 로컬 네트워크를 형성합니다. 데이터는 한 방향으로 원을 그리며 전송되며, 각 스테이션은 자신에게 주소가 지정된 패킷을 수신 및 응답하고 다른 패킷을 "다운"된 다음 워크스테이션으로 전송하는 중계기 역할을 합니다. 원래의 링 네트워크에서는 모든 객체가 서로 연결되어 있었습니다. 이 연결을 닫아야 했습니다. 패시브 버스 토폴로지와 달리 여기에서는 각 컴퓨터가 리피터 역할을 하여 신호를 증폭하여 다음 컴퓨터로 전달합니다. 이 토폴로지의 장점은 예측 가능한 네트워크 응답 시간이었습니다. 링에 더 많은 장치가 있을수록 네트워크가 요청에 응답하는 데 더 오랜 시간이 걸립니다. 가장 큰 단점은 하나 이상의 장치에 장애가 발생하면 전체 네트워크가 작동하지 않는다는 것입니다.

링을 통한 데이터 전송 원리 중 하나는 다음과 같습니다. 토큰을 전달합니다.그 요지는 이것이다. 토큰은 데이터를 전송하려는 컴퓨터가 토큰을 받을 때까지 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 순차적으로 전송됩니다. 보내는 컴퓨터는 토큰을 수정하고 이메일 주소를 데이터에 넣은 다음 이를 링 주위로 보냅니다.

이 토폴로지는 다음을 통해 모든 네트워크 장치를 연결함으로써 개선될 수 있습니다. 바퀴통(바퀴통다른 장치를 연결하는 장치). 시각적으로 "조정된" 링은 더 이상 물리적으로 링이 아니지만 이러한 네트워크에서는 데이터가 여전히 원을 그리며 전송됩니다.

그림에서 실선은 물리적 연결을 나타내고 점선은 데이터 전송 방향을 나타냅니다. 따라서 이러한 네트워크는 논리적인 링 토폴로지를 가지지만 물리적으로는 별 모양입니다.

별

스타 토폴로지에서는 모든 컴퓨터가 케이블 세그먼트를 통해 허브가 있는 중앙 구성 요소에 연결됩니다. 전송 컴퓨터의 신호는 허브를 통해 다른 모든 사람에게 전달됩니다. 스타 네트워크에서는 케이블 연결 및 네트워크 구성 관리가 중앙 집중화됩니다. 그러나 단점도 있습니다. 모든 컴퓨터가 중앙 지점에 연결되어 있으므로 대규모 네트워크의 경우 케이블 소비가 크게 늘어납니다. 또한 중앙 구성 요소에 장애가 발생하면 전체 네트워크가 중단됩니다.

장점: 컴퓨터 한 대가 고장나거나 컴퓨터 한 대를 연결하는 케이블이 끊어지면 해당 컴퓨터만 신호를 주고받을 수 없습니다. 이는 네트워크의 다른 컴퓨터에는 영향을 미치지 않습니다. 전체 네트워크 속도는 허브의 대역폭에 의해서만 제한됩니다.

스타 토폴로지는 현대 로컬 네트워크에서 지배적입니다. 이러한 네트워크는 네트워크에 대한 장치 액세스 방법이 엄격하게 고정되어 있는 보다 복잡한 네트워크에 비해 매우 유연하고 쉽게 확장 가능하며 상대적으로 저렴합니다. 따라서 "별"은 오래되고 거의 사용되지 않는 선형 및 링 토폴로지를 대체했습니다. 더욱이 그들은 마지막 유형의 토폴로지에 대한 과도기적 링크가 되었습니다. 별에 전화를 걸다이자형.

스위치는 다중 포트 활성 네트워크 장치입니다. 스위치는 연결된 장치의 하드웨어(또는 MAC–MediaAccessControl) 주소를 "기억"하고 데이터가 전송되는 발신자에서 수신자까지 임시 경로를 생성합니다. 스위치 토폴로지를 사용하는 일반적인 로컬 네트워크에는 스위치에 대한 여러 연결이 있습니다. 각 포트와 이에 연결된 장치에는 고유한 대역폭(데이터 전송 속도)이 있습니다.

스위치는 네트워크 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 첫째, 특정 네트워크에 사용할 수 있는 총 대역폭이 늘어납니다. 예를 들어, 8선 스위치는 8개의 별도 연결을 가질 수 있으며 각각 최대 10Mbit/s의 속도를 지원합니다. 따라서 이러한 장치의 처리량은 80Mbit/s입니다. 우선, 스위치는 단일 세그먼트의 전체 대역폭을 채울 수 있는 장치 수를 줄여 네트워크 성능을 향상시킵니다. 그러한 세그먼트 중 하나에는 워크스테이션 네트워크 장치와 스위치 포트라는 두 개의 장치만 포함됩니다. 따라서 10Mbit/s의 대역폭에 대해 "경쟁"할 수 있는 장치는 2개뿐이며, 8개 장치는 불가능합니다(대역폭을 세그먼트로 분할하는 기능을 제공하지 않는 일반 8포트 허브를 사용하는 경우).

결론적으로 물리적 연결의 토폴로지(네트워크의 물리적 구조)와 논리적 연결의 토폴로지(네트워크의 논리적 구조)에는 차이가 있다고 해야 할 것입니다.

구성 물리적 연결컴퓨터의 전기적 연결에 의해 결정되며 그래프로 표현될 수 있으며, 노드는 컴퓨터와 통신 장비이고 가장자리는 노드 쌍을 연결하는 케이블 세그먼트에 해당합니다.

논리적 연결네트워크를 통한 정보 흐름 경로를 나타내며 통신 장비를 적절하게 구성하여 형성됩니다.

물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지가 동일한 경우도 있고 그렇지 않은 경우도 있습니다.

그림에 표시된 네트워크는 물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지 간의 불일치의 예입니다. 물리적으로 컴퓨터는 공통 버스 토폴로지를 사용하여 연결됩니다. 버스에 대한 액세스는 임의 액세스 알고리즘에 따라 발생하지 않고 컴퓨터 A에서 컴퓨터 B로, 컴퓨터 B에서 컴퓨터 C로 링 패턴으로 토큰(토큰)을 전송하여 발생합니다. 여기서 토큰 전송 순서는 더 이상 물리적 연결을 따르지 않고 네트워크 어댑터의 논리적 구성에 따라 결정됩니다. 컴퓨터가 다른 순서(예: B, A, C...)로 링을 형성하도록 네트워크 어댑터와 해당 드라이버를 구성하는 데 방해가 되는 것은 없습니다. 그러나 물리적 구조는 변경되지 않습니다.

무선 네트워크.

"무선 환경"이라는 표현은 네트워크에 전선이 전혀 없다는 의미이므로 오해를 불러일으킬 수 있습니다. 실제로 무선 구성 요소는 일반적으로 케이블을 전송 매체로 사용하는 네트워크와 상호 작용합니다. 이러한 구성 요소가 혼합된 네트워크를 하이브리드라고 합니다.

기술에 따라 무선 네트워크는 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

근거리 통신망;

확장된 근거리 통신망;

모바일 네트워크(노트북 컴퓨터).

전송 방법:

적외선;

좁은 스펙트럼의 무선 전송(단일 주파수 전송);
분산된 스펙트럼의 무선 전송.

이러한 데이터 전송 및 수신 방법 외에도 모바일 네트워크, 패킷 무선 연결, 셀룰러 네트워크 및 마이크로파 데이터 전송 시스템을 사용할 수 있습니다.

오늘날 사무실 네트워크는 단순히 컴퓨터를 서로 연결하는 것만이 아닙니다. 기업의 재무제표와 인사 정보를 모두 저장하는 데이터베이스가 없는 현대 사무실은 상상하기 어렵습니다. 대규모 네트워크에서는 일반적으로 데이터베이스 보안과 액세스 속도를 높이기 위해 별도의 서버를 사용하여 데이터베이스를 저장합니다. 또한 이제 인터넷에 접속할 수 없는 현대적인 사무실은 상상하기 어렵습니다. 사무실 무선 네트워크 다이어그램의 변형이 그림에 표시되어 있습니다.

이제 결론을 내려보겠습니다. 미래의 네트워크는 신중하게 계획되어야 합니다. 이렇게 하려면 다음 질문에 답해야 합니다.

왜 네트워크가 필요한가요?

네트워크에는 몇 명의 사용자가 있습니까?

네트워크는 얼마나 빨리 확장됩니까?

이 네트워크에는 인터넷 액세스가 필요합니까?

네트워크 사용자를 중앙 집중적으로 관리해야 합니까?

그런 다음 종이에 네트워크의 대략적인 다이어그램을 그립니다. 네트워크 비용을 잊어서는 안됩니다.

우리가 확립한 것처럼 토폴로지는 전체 네트워크 성능을 향상시키는 데 가장 중요한 요소입니다. 기본 토폴로지는 어떤 조합으로도 사용할 수 있습니다. 각 토폴로지의 강점과 약점이 원하는 네트워크 성능에 영향을 미치며 기존 기술에 따라 달라진다는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 네트워크의 실제 위치(예: 여러 건물), 케이블 사용 가능성, 설치 경로 및 유형 사이의 균형을 유지해야 합니다.

로컬 네트워크의 토폴로지.

네트워크 토폴로지에 따른 네트워크 장비의 구성 및 구성.

1. 네트워크 토폴로지의 개념

컴퓨터를 로컬 네트워크에 연결하는 일반적인 구성표는 다음과 같습니다. 네트워크 토폴로지

토폴로지논리적 특성과 결합된 네트워크의 물리적 구성입니다. 토폴로지는 네트워크의 기본 레이아웃을 설명하는 데 사용되는 표준 용어입니다. 다양한 토폴로지가 어떻게 사용되는지 이해하면 다양한 유형의 네트워크에 어떤 기능이 있는지 확인할 수 있습니다.

토폴로지에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.

물리적
논리적

논리적 토폴로지데이터를 전송할 때 네트워크 스테이션 간의 상호 작용 규칙을 설명합니다.

물리적 토폴로지저장 매체를 연결하는 방법을 정의합니다.

"네트워크 토폴로지"라는 용어는 컴퓨터, 케이블 및 기타 네트워크 구성 요소의 물리적 배열을 설명합니다. 물리적 연결의 토폴로지는 다양한 "기하학적" 형태를 취할 수 있으며 중요한 것은 케이블의 기하학적 위치가 아니라 노드 간 연결의 존재 여부(폐쇄/개방, 중심의 존재 등)입니다.

네트워크 토폴로지에 따라 특성이 결정됩니다.

특정 토폴로지 선택은 다음에 영향을 미칩니다.

필요한 네트워크 장비 구성
네트워크 장비 특성
네트워크 확장 가능성
네트워크 관리 방법

네트워크 구성은 분산형(케이블이 네트워크의 각 스테이션을 "둘러싸는 경우") 또는 중앙 집중형(각 스테이션이 스테이션 간에 프레임과 패킷을 배포하는 일부 중앙 장치에 물리적으로 연결되는 경우)이 될 수 있습니다. 중앙 집중식 구성의 예로는 팔 끝에 워크스테이션이 있는 별이 있습니다. 분산형 구성은 모든 사람이 체인에서 자신의 위치를 갖고 있고 모두가 하나의 로프로 연결되어 있는 등반가 체인과 유사합니다. 네트워크 토폴로지의 논리적 특성에 따라 패킷이 네트워크를 통해 이동하는 경로가 결정됩니다.

토폴로지를 선택할 때 네트워크의 안정적이고 효율적인 운영과 네트워크 데이터 흐름의 편리한 관리를 보장한다는 점을 고려해야 합니다. 또한 네트워크는 생성 및 유지 관리 비용 측면에서 저렴해야 하는 것이 바람직하지만 동시에 추가 확장 기회가 남아 있고 바람직하게는 고속 통신 기술로 전환할 수 있는 기회도 남아 있습니다. 이것은 쉬운 일이 아닙니다! 이를 해결하려면 어떤 네트워크 토폴로지가 있는지 알아야 합니다.

연결 토폴로지에 따르면 다음이 있습니다.

"공통 버스(버스)" 토폴로지를 갖춘 네트워크;
스타 토폴로지를 갖춘 네트워크;
"링" 토폴로지를 갖는 네트워크";
트리 토폴로지를 갖춘 네트워크;
혼합 토폴로지를 사용하는 네트워크

2. 기본 네트워크 토폴로지

대부분의 네트워크가 구축되는 세 가지 기본 토폴로지가 있습니다.

버스
별
반지

"버스"는 컴퓨터가 단일 케이블을 따라 연결되는 토폴로지입니다.

"스타"는 컴퓨터가 단일 지점 또는 허브에서 시작되는 케이블 세그먼트에 연결되는 토폴로지입니다.

컴퓨터가 연결된 케이블이 링 형태로 닫혀 있는 경우 토폴로지를 "링"이라고 합니다.

기본 토폴로지 자체는 단순하지만 실제로는 여러 토폴로지의 속성을 결합하는 상당히 복잡한 조합이 있는 경우가 많습니다.

2.1 버스 네트워크 토폴로지

이 토폴로지에서는 모든 컴퓨터가 하나의 케이블로 서로 연결됩니다. 각 컴퓨터는 공통 케이블에 연결되며 끝에는 터미네이터가 설치됩니다. 신호는 최종 터미네이터에서 반사되어 모든 컴퓨터를 통해 네트워크를 통과합니다.

네트워크 토폴로지 다이어그램 "버스" 유형

"버스" 토폴로지는 노드 간 연결의 선형 구조에 의해 생성됩니다. 이 토폴로지는 중앙 컴퓨터에 두 개의 네트워크 어댑터를 설치하는 등의 방법으로 하드웨어에서 구현할 수 있습니다. 신호 반사를 방지하기 위해 신호를 흡수하는 터미네이터를 케이블 끝에 설치해야 합니다.

버스 토폴로지를 사용하는 네트워크에서 컴퓨터는 데이터를 특정 컴퓨터에 주소 지정하여 전기 신호(하드웨어 MAC 주소)의 형태로 케이블을 따라 전송합니다. 버스를 통한 컴퓨터 상호작용 프로세스를 이해하려면 다음 개념을 이해해야 합니다.

신호 전송
신호 반사
터미네이터

1. 신호 전송

전기 신호 형태의 데이터는 네트워크의 모든 컴퓨터로 전송됩니다. 그러나 이러한 신호로 암호화된 수신자 주소와 주소가 일치하는 사람만 정보를 받습니다. 더욱이, 언제든지 한 대의 컴퓨터만 전송할 수 있습니다. 데이터는 한 대의 컴퓨터에서만 네트워크로 전송되므로 성능은 버스에 연결된 컴퓨터 수에 따라 달라집니다. 더 많은 것이 있습니다. 데이터 전송을 기다리는 컴퓨터가 많을수록 네트워크 속도는 느려집니다. 그러나 네트워크 대역폭과 그 안에 있는 컴퓨터 수 사이의 직접적인 관계를 도출하는 것은 불가능합니다. 컴퓨터 수 외에도 네트워크 성능은 다음을 포함한 여러 요인의 영향을 받기 때문입니다.

네트워크에 있는 컴퓨터의 하드웨어 특성
컴퓨터가 데이터를 전송하는 빈도
실행 중인 네트워크 애플리케이션 유형
네트워크 케이블 유형
네트워크상의 컴퓨터 사이의 거리

버스는 패시브 토폴로지입니다. 이는 컴퓨터가 네트워크를 통해 전송된 데이터를 "듣기"만 하고 발신자에서 수신자로 데이터를 이동시키지 않음을 의미합니다. 따라서 컴퓨터 중 하나에 오류가 발생하더라도 다른 컴퓨터의 작동에는 영향을 미치지 않습니다. 활성 토폴로지에서는 컴퓨터가 신호를 재생성하여 네트워크를 통해 전송합니다.

2. 신호 반사

데이터 또는 전기 신호는 케이블의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 네트워크 전체를 통해 이동합니다. 특별한 조치를 취하지 않으면 케이블 끝에 도달하는 신호가 반사되어 다른 컴퓨터에서 전송할 수 없게 됩니다. 따라서 데이터가 목적지에 도달한 후에는 전기 신호가 소멸되어야 합니다.

3. 터미네이터

전기 신호가 반사되는 것을 방지하기 위해 케이블 양 끝에 플러그(터미네이터)를 설치하여 이러한 신호를 흡수합니다. 케이블 길이를 늘리려면 네트워크 케이블의 모든 끝을 컴퓨터나 배럴 커넥터와 같은 장치에 연결해야 합니다. 전기 신호가 반사되는 것을 방지하려면 터미네이터를 케이블의 아무 것도 연결되지 않은 끝 부분에 연결해야 합니다.

터미네이터 설치

네트워크 케이블이 물리적으로 절단되거나 케이블 끝 중 하나가 연결 해제되어 끊어지면 네트워크 무결성이 손상될 수 있습니다. 케이블의 하나 이상의 끝 부분에 터미네이터가 없을 수도 있으며, 이로 인해 케이블의 전기 신호가 반사되어 네트워크가 종료됩니다. 네트워크가 "떨어집니다". 네트워크의 컴퓨터 자체는 완전한 기능을 유지하지만 세그먼트가 끊어지는 한 서로 통신할 수 없습니다.

이 네트워크 토폴로지에는 장점과 단점이 있습니다.

디 장점버스 토폴로지:

짧은 네트워크 설정 시간
저렴한 비용(더 적은 케이블 및 네트워크 장치 필요)
설정의 용이성
워크스테이션 장애는 네트워크 작동에 영향을 미치지 않습니다.

결함버스 토폴로지:

이러한 네트워크는 확장하기가 어렵습니다(네트워크의 컴퓨터 수와 세그먼트 수(컴퓨터를 연결하는 케이블의 개별 섹션) 증가).
버스가 공유되기 때문에 한 번에 컴퓨터 중 하나만 전송할 수 있습니다.
"버스"는 수동 토폴로지입니다. 컴퓨터는 케이블을 "수신"만 하고 네트워크를 통해 전송하는 동안 감쇠되는 신호를 복원할 수 없습니다.
버스 토폴로지를 사용하는 네트워크의 신뢰성은 낮습니다. 전기 신호가 케이블 끝에 도달하면 (특별한 조치를 취하지 않는 한) 반사되어 전체 네트워크 세그먼트의 작동을 방해합니다.

버스 토폴로지에 내재된 문제로 인해 이러한 네트워크는 현재 실제로 사용되지 않습니다.

버스 네트워크 토폴로지는 10Mbps 이더넷 논리 토폴로지로 알려져 있습니다.

2.2 기본 스타 네트워크 토폴로지

스타 토폴로지에서는 모든 컴퓨터가 허브라는 중앙 구성 요소에 연결됩니다. 각 컴퓨터는 별도의 연결 케이블을 사용하여 네트워크에 연결됩니다. 전송 컴퓨터의 신호는 허브를 통해 다른 모든 사람에게 전달됩니다.

네트워크의 모든 신호가 통과하는 "별"에는 항상 중심이 있습니다. 중앙 링크의 기능은 특수 네트워크 장치에 의해 수행되며 이들 장치에 대한 신호 전송은 다양한 방식으로 발생할 수 있습니다. 어떤 경우에는 장치가 송신 노드를 제외한 모든 노드에 데이터를 전송하고, 다른 경우에는 장치가 어떤 노드에서 데이터를 분석하는지 분석합니다. 그것을 의도하고 그것에만 보냅니다.

이 토폴로지는 컴퓨터가 중앙의 기본 컴퓨터에 연결되었던 컴퓨팅 초기에 시작되었습니다.

스타 네트워크 토폴로지 다이어그램

장점"별" 유형:

한 워크스테이션의 장애가 전체 네트워크의 작동에 영향을 미치지 않습니다.
좋은 네트워크 확장성
쉬운 문제 해결 및 네트워크 중단
높은 네트워크 성능(적절한 설계에 따라 다름)
유연한 관리 옵션

결함"별" 유형:

중앙 허브에 장애가 발생하면 네트워크(또는 네트워크 세그먼트) 전체가 작동하지 않게 됩니다.
네트워킹에는 대부분의 다른 토폴로지보다 더 많은 케이블이 필요한 경우가 많습니다.
네트워크(또는 네트워크 세그먼트)의 제한된 수의 워크스테이션은 중앙 허브의 포트 수에 의해 제한됩니다.

유지 관리가 쉽기 때문에 가장 일반적인 토폴로지 중 하나입니다. 캐리어가 연선 케이블인 네트워크에서 주로 사용됩니다. UTP 카테고리 3 또는 5. (연선 케이블 카테고리는 1부터 7까지 번호가 지정되고 유효 주파수 범위를 결정합니다. 더 높은 카테고리의 케이블은 일반적으로 더 많은 와이어 쌍을 포함하며 각 쌍은 단위 길이당 더 많은 권선을 가집니다.)

스타 토폴로지는 패스트 이더넷 기술6에 반영됩니다.

2.3 기본 링 네트워크 토폴로지

링 토폴로지에서는 컴퓨터가 링을 형성하는 케이블에 연결됩니다. 따라서 케이블에는 터미네이터를 연결해야 하는 자유 끝이 있을 수 없습니다. 신호는 링을 따라 한 방향으로 전송되며 각 컴퓨터를 통과합니다. 패시브 버스 토폴로지와 달리 여기에서는 각 컴퓨터가 리피터 역할을 하여 신호를 증폭하여 다음 컴퓨터로 전달합니다. 따라서 한 컴퓨터에 오류가 발생하면 전체 네트워크의 작동이 중지됩니다.

링 네트워크 다이어그램

폐쇄 링 토폴로지의 기능은 토큰 전달을 기반으로 합니다.

토큰은 컴퓨터가 네트워크에 데이터를 전송할 수 있게 해주는 데이터 패킷입니다.

토큰은 데이터 전송을 원하는 사람이 토큰을 받을 때까지 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 순차적으로 전송됩니다. 전송을 시작하려는 컴퓨터는 토큰을 "캡처"하여 수정하고 수신자의 주소를 데이터에 넣은 다음 링을 통해 수신자에게 보냅니다.

데이터는 데이터에 지정된 수신자 주소와 주소가 일치하는 컴퓨터에 도달할 때까지 각 컴퓨터를 통과합니다. 그 후, 수신 컴퓨터는 송신 컴퓨터에 메시지를 보내 데이터가 수신되었음을 확인합니다. 확인을 받은 후 보내는 컴퓨터는 새 토큰을 생성하여 네트워크에 반환합니다.

언뜻 보면 마커를 옮기는 데 시간이 많이 걸리는 것처럼 보이지만 실제로는 마커가 거의 빛의 속도로 움직인다. 직경 200미터의 링에서 마커는 초당 10,000회의 회전수로 회전할 수 있습니다.

장점링 토폴로지:

설치의 용이성
추가 장비가 거의 전혀 없음
토큰을 사용하면 충돌 가능성이 없어 네트워크 부하가 높아도 데이터 전송 속도가 크게 떨어지지 않고 안정적으로 작동할 수 있습니다.

결함링 토폴로지:

한 워크스테이션의 장애 및 기타 문제(케이블 파손)가 전체 네트워크 성능에 영향을 미침
구성 및 설정의 복잡성
문제 해결의 어려움

광섬유 네트워크에서 가장 널리 사용됩니다. FDDI8, Token ring9 표준에 사용됩니다.

3. 기타 가능한 네트워크 토폴로지

실제 컴퓨터 네트워크는 지속적으로 확장되고 현대화되고 있습니다. 따라서 이러한 네트워크는 거의 항상 하이브리드입니다. 해당 토폴로지는 여러 기본 토폴로지의 조합입니다. 스타와 버스, 또는 링과 스타의 조합인 하이브리드 토폴로지를 상상하기 쉽습니다.

3.1 트리 네트워크 토폴로지

트리 토폴로지는 여러 "별"의 결합으로 간주될 수 있습니다. 오늘날 로컬 네트워크를 구축할 때 가장 인기 있는 것은 바로 이 토폴로지입니다.

트리 네트워크 토폴로지 다이어그램

트리 토폴로지에는 가지와 잎이 자라는 나무의 뿌리가 있습니다.

트리는 활성이거나 참이거나 수동일 수 있습니다. 액티브 트리는 여러 통신선을 하나로 묶은 중앙에 중앙 컴퓨터가 위치하며, 패시브 트리는 집중 장치(허브)가 있다.

그림 6 - 활성 트리 네트워크 토폴로지 다이어그램

그림 7 - 패시브 트리 네트워크 토폴로지 다이어그램

3.2 결합된 네트워크 토폴로지

결합 토폴로지는 자주 사용되며 그 중 가장 일반적인 것은 스타-버스와 스타-링입니다.

스타-버스 토폴로지는 버스와 패시브 스타의 조합을 사용합니다.

결합된 스타-버스 네트워크 토폴로지 구성표

개별 컴퓨터와 전체 버스 세그먼트가 모두 허브에 연결됩니다. 실제로 네트워크의 모든 컴퓨터를 포함하는 물리적 버스 토폴로지가 구현됩니다. 이 토폴로지에서는 여러 허브를 사용하고 상호 연결하여 소위 백본, 지원 버스를 형성할 수 있습니다. 별도의 컴퓨터 또는 버스 세그먼트가 각 허브에 연결됩니다. 결과는 별 타이어 나무입니다. 따라서 사용자는 버스 및 스타 토폴로지의 장점을 유연하게 결합할 수 있으며 네트워크에 연결된 컴퓨터 수를 쉽게 변경할 수도 있습니다. 정보 배포의 관점에서 볼 때 이 토폴로지는 클래식 버스와 동일합니다.

스타 링 토폴로지의 경우 컴퓨터 자체가 링으로 통합되는 것이 아니라 별 모양의 이중 통신 회선을 사용하여 컴퓨터가 차례로 연결되는 특수 허브입니다.

결합된 스타링 네트워크 토폴로지의 구성표

실제로 네트워크의 모든 컴퓨터는 폐쇄 링에 포함됩니다. 허브 내에서 통신 회선이 폐쇄 루프를 형성하기 때문입니다(그림 9 참조). 이 토폴로지를 사용하면 스타 및 링 토폴로지의 장점을 결합할 수 있습니다. 예를 들어, 허브를 사용하면 모든 네트워크 케이블 연결 지점을 한 곳에 모을 수 있습니다. 정보 보급에 대해 이야기하면 이 토폴로지는 클래식 링과 동일합니다.

3.3 "그리드" 네트워크 토폴로지

마지막으로 전체 또는 다수의 컴퓨터와 기타 장치가 서로 직접 연결되는 메시 또는 메시 토폴로지를 언급해야 합니다(그림 10).

그림 10 - 네트워크 메시 토폴로지 다이어그램

이 토폴로지는 매우 안정적입니다. 정보 전달을 위한 여러 경로가 가능하므로 채널이 중단되더라도 데이터 전송이 중단되지 않습니다. 메시 토폴로지(대부분 완전하지는 않지만 부분적)는 대규모 엔터프라이즈 네트워크의 여러 섹션을 연결하거나 인터넷에 연결할 때와 같이 최대 네트워크 내결함성을 보장해야 하는 경우에 사용됩니다. 이에 대한 비용을 지불하려면 케이블 소비가 크게 증가하고 네트워크 장비와 구성이 더욱 복잡해집니다.

현재 현대 네트워크의 대다수는 스타 토폴로지나 여러 스타를 융합한 하이브리드 토폴로지(예를 들어 트리 토폴로지)와 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access) 전송 방식을 사용하고 있다. .

컴퓨터 네트워크의 단편

컴퓨터 네트워크의 일부에는 오늘날 로컬 네트워크를 형성하고 글로벌 연결을 통해 서로 연결하는 데 사용되는 주요 유형의 통신 장비가 포함됩니다. 컴퓨터 간의 로컬 연결을 구축하기 위해 다양한 유형의 케이블 시스템, 네트워크 어댑터, 리피터 허브, 브리지, 스위치 및 라우터가 사용됩니다. 로컬 네트워크를 글로벌 통신에 연결하기 위해 브리지 및 라우터의 특수 출력(WAN 포트)과 긴 회선을 통한 데이터 전송 장비(모뎀(아날로그 회선을 통해 작업하는 경우) 또는 디지털 채널 연결용 장치(TA - 터미널))가 사용됩니다. ISDN 네트워크용 어댑터, CSU/DSU와 같은 디지털 전용 채널용 서비스 장치 등).