네트워크 토폴로지

시리즈의 일부(on)
네트워크 과학
이론.
그래프 복잡한 네트워크 전염 스몰 월드 스케일 프리 공동체구조 퍼콜레이션 진화 제어가능성 그래프도면 사회자본 링크분석 최적화 호혜성 폐점 호모필리 전이성 우선첨부 균형이론 네트워크 효과 사회적 영향력
네트워크 유형
정보(컴퓨팅) 전기통신 운송 사회의 과학공조 생물학적 인공신경 상호의존성 시맨틱 공간의 의존 흐름 온칩
그래프
특징들 클리크 요소 인하. 사이클 자료구조 가장자리 고리 이웃집 경로. 꼭짓점 인접 목록/행렬 사고 목록/행렬 종류들 초당파 완성하다 연출된 들뜬 라벨이 있음 멀티 랜덤 가중
메트 알고리즘
중심성 도 모티프 클러스터링 정도분포 구색성 거리 모듈화 효율성.
모델들
위상 랜덤 그래프 에르트 ő스 레니 바라바시-알베르트 비앙코니바라바시 피트니스 모델 와츠스트로가츠 지수 랜덤(ERGM) 랜덤 기하학(RGG) 쌍곡선(HGN) 계층적 확률 블록 블록 모델링 최대 엔트로피 소프트 구성 LFR 벤치마크 다이나믹스 부울망 에이전트 기반 전염병/SIR
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네트워크 토폴로지는 통신 네트워크의 요소들(링크, 노드 등)의 배열입니다.^[1][2]네트워크 토폴로지는 명령 및 제어 무선 네트워크,^[3] 산업 현장 버스 및 컴퓨터 네트워크를 포함한 다양한 유형의 전기 통신 네트워크의 배열을 정의하거나 설명하는 데 사용될 수 있습니다.

네트워크 토폴로지는 네트워크의 위상^[4] 구조이며 물리적으로 또는 논리적으로 표현될 수 있습니다.이것은 그래프 이론을^[3] 응용한 것으로, 통신 장치들은 노드로 모델링되고 장치들 사이의 연결은 노드들 사이의 링크 또는 라인으로 모델링됩니다.물리적 토폴로지는 네트워크의 다양한 구성 요소(예: 장치 위치 및 케이블 설치)를 배치하는 것이며, 논리적 토폴로지는 네트워크 내에서 데이터가 어떻게 흐르는지를 보여줍니다.노드 간 거리, 물리적 상호 연결, 전송 속도 또는 신호 유형은 서로 다른 두 네트워크 간에 다를 수 있지만 논리적 토폴로지는 동일할 수 있습니다.네트워크의 물리적 토폴로지는 OSI 모델의 물리적 계층의 특히 관심사입니다.

네트워크 토폴로지의 예는 일반적인 컴퓨터 네트워크 설치인 LAN(Local Area Network)에서 볼 수 있습니다.LAN의 임의의 주어진 노드는 네트워크의 다른 장치에 대한 하나 이상의 물리적 링크를 가지고 있습니다. 이러한 링크를 그래픽으로 매핑하면 네트워크의 물리적 토폴로지를 설명하는 데 사용할 수 있는 기하학적 모양이 됩니다.링, 버스, 메시 및 스타를 포함한 다양한 물리적 토폴로지가 LAN에 사용되었습니다.반대로, 구성 요소 간의 데이터 흐름을 매핑하는 것이 네트워크의 논리적 토폴로지를 결정합니다.이에 비해, 차량에서 흔히 볼 수 있는 제어기 영역 네트워크(Controller Area Networks)는 주로 물리적 버스 토폴로지(physical bus topology)를 통해 센서 및 액추에이터와 상호 연결된 하나 이상의 제어기의 분산 제어 시스템 네트워크입니다.

위상학

네트워크 토폴로지의 기본 범주에는 물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지 두 가지가 있습니다.^[5]

장치를 연결하는 데 사용되는 전송 매체 레이아웃은 네트워크의 물리적 토폴로지입니다.전도성 또는 광섬유 광매체의 경우 케이블의 레이아웃, 노드의 위치, 노드와 케이블 사이의 링크 등을 의미합니다.^[1]네트워크의 물리적 토폴로지는 네트워크 액세스 장치 및 미디어의 기능, 원하는 제어 또는 내결함성 수준, 케이블 또는 통신 회로와 관련된 비용에 따라 결정됩니다.

이와 달리 논리적 토폴로지는 신호가 네트워크 미디어에 작용하는 방식 또는 데이터가 한 장치에서 다음 장치로 네트워크를 통과하는 방식입니다.^[6][7]네트워크의 논리적 토폴로지는 물리적 토폴로지와 반드시 동일하지는 않습니다.예를 들어, 중계기 허브를 사용하는 원래의 트위스트 페어 이더넷은 물리적 스타 토폴로지에서 수행되는 논리적 버스 토폴로지였습니다.토큰 링은 논리적 링 토폴로지이지만 미디어 액세스 장치에서 물리적 스타로 연결됩니다.물리적으로 AFDX는 다중 이중 이중 이더넷 스위치의 계단식 스타 토폴로지일 수 있지만, AFDX 가상 링크는 시간 스위칭 단일 전송기 버스 연결로 모델링되므로 이전에 항공기에서 사용된 단일 전송기 버스 토폴로지의 안전 모델을 따릅니다.논리적 토폴로지는 종종 미디어 액세스 제어 방법 및 프로토콜과 밀접하게 연관됩니다.일부 네트워크는 라우터 및 스위치에 대한 구성 변경을 통해 논리적 토폴로지를 동적으로 변경할 수 있습니다.

링크스

컴퓨터 네트워크를 형성하기 위해 디바이스들을 연결하기 위해 사용되는 전송 매체(종종 물리적 매체로 문헌에서 지칭됨)는 전기 케이블들(이더넷, 홈 PNA, 전력선 통신, G.hn ), 광섬유(fiber-optic 통신), 및 전파(wireless 네트워킹)를 포함합니다.OSI 모델에서 이들은 물리 계층과 데이터 링크 계층인 1계층과 2계층에서 정의됩니다.

LAN(local area network) 기술에 사용되는 널리 채택된 전송 매체 제품군은 총칭하여 이더넷으로 알려져 있습니다.이더넷을 통한 네트워크 장치 간의 통신을 가능하게 하는 미디어 및 프로토콜 표준은 IEEE 802.3에 의해 정의됩니다.이더넷은 구리 케이블과 광섬유 케이블을 통해 데이터를 전송합니다.무선랜 표준(예: IEEE 802.11에 의해 정의된 것)은 전파를 사용하거나, 다른 것들은 적외선 신호를 전송 매체로 사용합니다.전력선 통신은 건물의 전력 케이블을 사용하여 데이터를 전송합니다.

유선기술

다음 유선 기술의 순서는 대략적으로 가장 느린 전송 속도부터 가장 빠른 전송 속도까지입니다.

• 동축 케이블은 케이블 텔레비전 시스템, 사무실 건물 및 기타 지역 네트워크 작업 현장에 널리 사용됩니다.케이블은 절연 층(일반적으로 유전율이 높은 유연한 재료)으로 둘러싸인 구리 또는 알루미늄 와이어로 구성되며, 그 자체는 전도 층으로 둘러싸여 있습니다.도체 사이의 절연은 케이블의 특성 임피던스를 유지시켜 성능을 향상시킬 수 있습니다.전송 속도는 초당 2억 비트에서 5억 비트 이상입니다.
• ITU-T G.hn 기술은 기존의 가정용 배선(coaxial 케이블, 전화선 및 전원선)을 사용하여 고속(최대 1기가비트/s) 로컬 지역 네트워크를 구축합니다.
• 인쇄 회로 기판의 신호 트레이스는 보드 레벨 직렬 통신, 특히 특정 유형의 집적 회로 간의 일반적인 예로 SPI가 있습니다.
• 리본 케이블(꼬임이 없으며 차폐되지 않은 경우도 있음)은 특히 금속 인클로저 내에서 또는 구리 땋거나 호일 내에서 말거나 단거리 또는 낮은 데이터 속도로 직렬 프로토콜을 위한 비용 효율적인 매체였습니다.EMC, 길이 및 대역폭 제약 조건이 허용되는 경우 차폐 또는 트위스트 페어 케이블 없이 여러 직렬 네트워크 프로토콜을 배포할 수 있습니다. 즉, "평면" 또는 "리본" 케이블 또는 하이브리드 플랫/트위스트 리본 케이블을 사용할 수 있습니다. RS-232,^[8] RS-422, RS-485,^[9] CAN,^[10] GPIB, SCSI ^[11]등입니다.
• 트위스트 페어 와이어는 모든 통신에 가장 널리 사용되는 매체입니다.^{[citation needed]}트위스트 페어 케이블은 쌍으로 꼬인 구리 와이어로 구성됩니다.일반 전화선은 절연된 두 개의 구리선이 쌍으로 꼬여 있습니다.컴퓨터 네트워크 케이블(IEEE 802.3에서 정의하는 유선 이더넷)은 음성 및 데이터 전송에 모두 사용할 수 있는 4쌍의 구리 케이블로 구성됩니다.함께 꼬인 두 개의 와이어를 사용하면 크로스토크와 전자기 유도를 줄일 수 있습니다.전송 속도는 초당 200만 비트에서 100억 비트에 이릅니다.트위스트 페어 케이블링은 UTP(Unshielded Twisted Pair)와 STP(Shielded Twisted Pair)의 두 가지 형태로 제공됩니다.각 양식은 다양한 시나리오에 사용할 수 있도록 설계된 여러 범주 등급으로 제공됩니다.

• 광섬유는 유리섬유입니다.그것은 데이터를 나타내는 빛의 파동을 운반합니다.금속 와이어에 비해 광섬유의 몇 가지 장점은 매우 낮은 전송 손실과 전기적 간섭에 대한 내성입니다.광섬유는 여러 파장의 빛을 동시에 전달할 수 있으므로 데이터 전송 속도가 크게 향상되고 초당 최대 수조 비트의 데이터 전송 속도가 가능합니다.광섬유는 매우 높은 데이터 전송 속도를 전송하는 케이블의 장시간 사용에 사용될 수 있으며, 대륙을 상호 연결하기 위한 해저 통신 케이블에 사용됩니다.

가격은 기업에서 유선 및 무선 기술 옵션을 구분하는 주요 요소입니다.무선 옵션은 유선 컴퓨터, 프린터 및 기타 장치를 구입하는 것을 금전적인 이득으로 만들 수 있는 가격 프리미엄을 제공합니다.유선 연결 기술 제품을 구매하기로 결정하기 전에 선택의 제한과 제한 사항에 대한 검토가 필요합니다.비즈니스 및 직원의 요구사항이 모든 비용 고려사항을 무시할 수 있습니다.^[12]

무선기술

• 지상파 마이크로파 – 지상파 마이크로파 통신은 위성 접시와 유사한 지구 기반 송신기와 수신기를 사용합니다.지상파 마이크로파는 낮은 기가헤르츠 범위에 있으며, 이는 모든 통신을 가시선으로 제한합니다.중계국의 간격은 약 50km(30mi)입니다.
• 통신 위성 – 위성은 지구 대기에 의해 굴절되지 않는 마이크로파 전파를 통해 통신합니다.그 위성들은 보통 적도 상공 35,786 km (22,236 mi)의 정지 궤도에 있는 우주에 위치해 있습니다.이러한 지구 궤도 시스템은 음성, 데이터, TV 신호를 수신하고 중계할 수 있습니다.
• 셀룰러 및 PCS 시스템은 여러 무선 통신 기술을 사용합니다.이 시스템은 여러 지리적 영역으로 커버되는 지역을 나눕니다.각 영역에는 한 영역에서 다음 영역으로 통화를 중계하기 위한 저전력 송신기 또는 무선 중계 안테나 장치가 있습니다.
• 무선 및 확산 스펙트럼 기술 – 무선 근거리 통신망은 디지털 셀룰러 및 저주파 무선 기술과 유사한 고주파 무선 기술을 사용합니다.무선랜은 스펙트럼 확산 기술을 이용하여 제한된 지역에서 여러 기기 간의 통신을 가능하게 합니다.IEEE 802.11은 Wi-Fi로 알려진 개방형 표준 무선 전파 기술의 일반적인 풍미를 정의합니다.
• 자유 공간 광통신은 가시광선이나 비가시광선을 통신에 사용합니다.대부분의 경우 가시선 전파가 사용되며, 이는 통신 장치의 물리적 위치 설정을 제한합니다.

이국적인 기술

이국적인 미디어를 통해 데이터를 전송하려는 다양한 시도가 있었습니다.

• IP over Airvian Carriers는 RFC 1149로 발행된 유머러스한 만우절의 논평 요청서였습니다.그것은 2001년에 실제 현실에서 실행되었습니다.^[13]
• 전파를 통해 행성간 차원으로 인터넷을 확장하는 것, 행성간 인터넷.^[14]

두 경우 모두 왕복 지연 시간이 커서 양방향 통신이 느리지만 대량의 정보 전송을 방지하지는 못합니다.

노드

네트워크 노드는 전송 매체에서 전송되는 전기적, 광학적 또는 무선 신호의 송신기 및 수신기에 대한 연결 지점입니다.노드는 컴퓨터와 연결되어 있을 수 있지만 특정 유형에는 노드에 마이크로컨트롤러만 있거나 프로그래밍 가능한 장치가 전혀 없을 수 있습니다.가장 간단한 직렬 배열에서, 하나의 RS-232 송신기는 한 개의 수신기에 한 쌍의 와이어로 연결되어 하나의 링크에 두 개의 노드를 형성하거나 점대점 토폴로지로 연결될 수 있습니다.일부 프로토콜들은 단일 노드가 전송 또는 수신(예를 들어, ARINC 429)만을 허용합니다.다른 프로토콜들은 단일 채널 내에서 송수신할 수 있는 노드들(예를 들어, CAN은 단일 버스에 연결된 다수의 트랜시버들을 가질 수 있음)을 갖습니다.컴퓨터 네트워크의 기존 시스템 구성 블록은 NIC(Network Interface Controller), 리피터, 허브, 브리지, 스위치, 라우터, 모뎀, 게이트웨이 및 방화벽을 포함하지만, 대부분은 물리적 네트워크 토폴로지를 넘어 네트워크 문제를 해결하고 특정 물리적 네트워크 토폴로지에서 단일 노드로 표현될 수 있습니다.

네트워크 인터페이스

NIC(network interface controller)는 컴퓨터에 전송 매체에 액세스할 수 있는 기능을 제공하는 컴퓨터 하드웨어로 낮은 수준의 네트워크 정보를 처리할 수 있습니다.예를 들어, NIC에는 케이블을 수용하기 위한 커넥터, 무선 송수신을 위한 에어리얼 및 관련 회로가 있을 수 있습니다.

NIC는 NIC 또는 컴퓨터 전체에 대해 네트워크 주소로 지정된 트래픽에 응답합니다.

이더넷 네트워크에서 각 네트워크 인터페이스 컨트롤러는 고유한 MAC(Media Access Control) 주소를 갖는데, 대개 컨트롤러의 영구 메모리에 저장됩니다.네트워크 장치 간의 주소 충돌을 방지하기 위해 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)는 MAC 주소 고유성을 유지 및 관리합니다.이더넷 MAC 주소의 크기는 6 옥텟입니다.가장 중요한 세 옥텟은 NIC 제조업체를 식별하기 위해 예약되어 있습니다.이 제조업체들은 할당된 접두사만을 사용하여 자신들이 생산하는 모든 이더넷 인터페이스의 3개의 최하위 옥텟을 고유하게 할당합니다.

리피터 및 허브

리피터는 네트워크 신호를 받아 불필요한 잡음을 제거하고 재생하는 전자 장치입니다.신호를 보다 높은 전력 레벨에서 재형성하거나 다른 전송 매체를 사용하여 장애물의 다른 쪽으로 재전송하여 신호가 저하되지 않고 먼 거리를 커버할 수 있습니다.상용 중계기는 RS-232 세그먼트를 15미터에서 1킬로미터 이상으로 확장했습니다.^[15]대부분의 트위스트 페어 이더넷 구성에서는 100미터 이상의 케이블에 대해 리피터가 필요합니다.광섬유로 중계기는 수십 킬로미터, 심지어 수백 킬로미터 떨어져 있을 수 있습니다.

리피터는 OSI 모델의 물리적 계층 내에서 작동합니다. 즉, 리피터 또는 리피터 쌍의 끝 사이에 다른 물리적 계층이 사용될 수 있더라도 리피터 또는 리피터 쌍에 걸쳐 물리적 프로토콜의 끝에서 끝까지 변경되지 않습니다.리피터는 신호를 재생하는 데 적은 시간이 필요합니다.이로 인해 전파 지연이 발생하여 네트워크 성능에 영향을 미치고 적절한 기능에 영향을 미칠 수 있습니다.따라서 많은 네트워크 아키텍처에서는 이더넷 5-4-3 규칙과 같이 일렬로 사용할 수 있는 리피터의 수를 제한합니다.

여러 포트를 가진 중계기를 허브, 이더넷 네트워크에서 이더넷 허브, USB 네트워크에서 USB 허브라고 합니다.

• USB 네트워크는 허브를 사용하여 계층별 토폴로지를 구성합니다.
• LAN의 이더넷 허브와 중계기는 대부분 현대적인 스위치에 의해 폐지되었습니다.

브리지스

네트워크 브리지는 OSI 모델의 데이터 링크 계층(계층 2)에서 두 네트워크 세그먼트 사이의 트래픽을 연결하고 필터링하여 하나의 네트워크를 형성합니다.이렇게 하면 네트워크의 충돌 도메인이 끊어지지만 통합 브로드캐스트 도메인은 유지됩니다.네트워크 세분화는 대규모 혼잡 네트워크를 더 작고 효율적인 네트워크 집합체로 분해합니다.

교량은 3가지 기본 유형으로 제공됩니다.

• 로컬 브리지:LAN 직접 연결
• 원격 브리지: LAN 간 WAN(Wide Area Network) 링크를 만들 때 사용할 수 있습니다.연결 링크가 엔드 네트워크보다 느린 원격 브리지는 대부분 라우터로 대체되었습니다.
• 무선 브리지: LAN에 가입하거나 원격 장치를 LAN에 연결하는 데 사용할 수 있습니다.

스위치

네트워크 스위치는 각 프레임의 대상 MAC 주소를 기반으로 포트 간에 OSI 계층 2 데이터그램(프레임)을 포워딩하고 필터링하는 장치입니다.^[16]스위치는 연결된 모든 포트가 아닌 통신에 관련된 물리적 포트에만 프레임을 전달한다는 점에서 허브와 구별됩니다.다중 포트 브리지로 생각할 수 있습니다.^[17]수신한 프레임의 소스 주소를 검사하여 물리적 포트를 MAC 주소에 연결하는 방법을 학습합니다.알 수 없는 대상이 대상인 경우 스위치는 소스를 제외한 모든 포트로 브로드캐스트합니다.일반적으로 스위치에는 수많은 포트가 있어 장치의 스타 토폴로지를 용이하게 하고 추가 스위치를 계단식으로 배치합니다.

멀티 레이어 스위치는 레이어 3 어드레싱 또는 추가 논리 레벨을 기반으로 라우팅할 수 있습니다.스위치(switch)라는 용어는 일반적으로 라우터나 브리지와 같은 장치뿐만 아니라 부하에 따라 또는 애플리케이션 콘텐츠(예를 들어, 웹 URL 식별자)에 따라 트래픽을 분산시킬 수 있는 장치를 포함하는 데 폭넓게 사용됩니다.

라우터

라우터는 패킷 또는 데이터그램(계층 3의 인터넷 프로토콜 정보)에 포함된 라우팅 정보를 처리하여 네트워크 간에 패킷을 포워딩하는 인터넷 워킹 장치.라우팅 정보는 종종 라우팅 테이블(또는 전달 테이블)과 함께 처리됩니다.라우터는 라우팅 테이블을 사용하여 패킷을 전달할 위치를 결정합니다.라우팅 테이블의 대상에는 데이터가 들어갈 수 있기 때문에 "블랙홀" 인터페이스라고도 하는 "null" 인터페이스가 포함될 수 있지만, 해당 데이터에 대한 추가 처리는 수행되지 않습니다. 즉, 패킷이 삭제됩니다.

모뎀

모뎀(MODulator-DEModulator)은 원래 디지털 네트워크 트래픽을 위해 설계되지 않은 유선 또는 무선을 통해 네트워크 노드를 연결하는 데 사용됩니다.이를 위해 하나 이상의 반송파 신호는 디지털 신호에 의해 변조되어 전송에 필요한 특성을 제공하도록 조정될 수 있는 아날로그 신호를 생성합니다.모뎀은 디지털 가입자 회선 기술을 사용하여 전화선에 일반적으로 사용됩니다.

방화벽

방화벽은 네트워크 보안 및 액세스 규칙을 제어하기 위한 네트워크 장치입니다.방화벽은 일반적으로 인식되지 않는 소스의 액세스 요청을 거부하는 동시에 인식된 소스의 작업을 허용하도록 구성됩니다.네트워크 보안에서 방화벽의 중요한 역할은 사이버 공격의 지속적인 증가와 함께 동시에 증가합니다.

분류

네트워크 토폴로지에 대한 연구는 점대점, 버스, 별, 링 또는 원형, 메시, 트리, 하이브리드 또는 데이지 체인의 8가지 기본 토폴로지를 인식합니다.^[18]

점대점

두 끝점 사이에 전용 링크가 있는 가장 간단한 토폴로지입니다.점대점 토폴로지의 변형 중 가장 쉽게 이해할 수 있는 것은 사용자에게 두 엔드포인트와 영구적으로 연결되는 점대점 통신 채널입니다.어린이의 깡통 전화는 물리적 전용 채널의 한 예입니다.

회로 전환 또는 패킷 전환 기술을 사용하여 포인트 투 포인트 회로를 동적으로 설정하고 더 이상 필요하지 않을 때 드롭할 수 있습니다.전환된 점대점 토폴로지는 기존 전화의 기본 모델입니다.

영구적인 점 대 점 네트워크의 값은 두 엔드포인트 간에 방해받지 않는 통신입니다.온디맨드 포인트 투 포인트 연결의 값은 잠재적 가입자 쌍의 수에 비례하며 Metcalfe의 법칙으로 표현되었습니다.

데이지 체인

데이지 체인은 각각의 컴퓨터를 직렬로 다음 컴퓨터에 연결함으로써 이루어집니다.메시지가 줄을 따라 내려가는 컴퓨터에 사용될 경우 각 시스템은 대상에 도달할 때까지 순차적으로 메시지를 바운드합니다.데이지 체인 네트워크는 선형과 링의 두 가지 기본 형태를 취할 수 있습니다.

• 선형 토폴로지는 한 컴퓨터와 다음 컴퓨터 사이에 양방향 연결을 설정합니다.그러나 컴퓨팅 초기에는 (각 끝에 있는 컴퓨터를 제외하고) 각 컴퓨터에 수신기와 송신기가 2개씩 필요했기 때문에 비용이 많이 들었습니다.
• 체인의 각 끝에 있는 컴퓨터를 연결하면 링 토폴로지를 형성할 수 있습니다.노드가 메시지를 보낼 때, 메시지는 링에 있는 각 컴퓨터에 의해 처리됩니다.링의 장점은 송신기와 수신기의 수를 반으로 줄일 수 있다는 것입니다.메시지가 결국 내내 순환하기 때문에 전송은 양방향으로 진행될 필요가 없습니다.또는 내결함성을 개선하기 위해 링을 사용할 수도 있습니다.링이 특정 링크에서 끊어지면 역방향 경로를 통해 변속기를 전송할 수 있으므로 단일 고장 시 모든 노드가 항상 연결되도록 보장할 수 있습니다.

버스

버스 토폴로지를 사용하는 지역 네트워크에서 각 노드는 인터페이스 커넥터를 통해 단일 중앙 케이블에 연결됩니다.이것은 백본(backbone) 또는 트렁크(trunk)라고도 불리는 '버스'입니다. 네트워크 내 노드 간의 모든 데이터 전송은 이 공통 전송 매체를 통해 전송되며 네트워크 내의 모든 노드가 동시에 수신할 수 있습니다.^[1]

의도된 수신 머신의 주소를 포함하는 신호는 소스 머신에서 버스에 연결된 모든 머신으로 양방향으로 이동하여 의도된 수신 머신을 찾을 때까지 데이터를 수신합니다.기계 주소가 데이터에 대한 의도된 주소와 일치하지 않으면 신호의 데이터 부분은 무시됩니다.버스 토폴로지는 하나의 와이어로만 구성되어 있기 때문에 다른 토폴로지에 비해 구현 비용이 적게 들지만 네트워크 관리 비용이 많이 들어 절감 효과는 상쇄됩니다.또한 네트워크는 단일 케이블에 의존하기 때문에 네트워크의 단일 장애 지점이 될 수 있습니다.이 토폴로지에서 전송되는 데이터는 모든 노드에서 액세스할 수 있습니다.

리니어 버스

선형 버스 네트워크에서 네트워크의 모든 노드는 단 두 개의 엔드포인트를 가진 공통 전송 매체에 연결됩니다.전기 신호가 버스 끝에 도달하면 신호가 라인 아래로 반사되어 원치 않는 간섭이 발생합니다.이를 방지하기 위해 버스의 두 엔드포인트는 일반적으로 터미네이터라고 불리는 장치로 종료됩니다.

분산버스

분산 버스 네트워크에서 네트워크의 모든 노드는 두 개 이상의 엔드포인트를 가진 공통 전송 매체에 연결되어 있으며,전송 매체의 주요 섹션에 분기를 추가하여 생성됩니다. 물리적 분산 버스 토폴로지는 모든 노드가 공통 전송 매체를 공유하기 때문에 물리적 선형 버스 토폴로지와 정확히 동일한 방식으로 기능합니다.

별

스타 토폴로지에서 모든 주변 노드(컴퓨터 워크스테이션 또는 다른 주변 노드)는 허브 또는 스위치라고 하는 중앙 노드에 연결됩니다.허브는 서버이고 주변기기는 클라이언트입니다.네트워크가 스타 네트워크로 분류되기 위해 반드시 스타를 닮아야 하는 것은 아니지만, 네트워크의 모든 주변 노드는 하나의 중앙 허브에 연결되어야 합니다.네트워크를 통과하는 모든 트래픽은 신호 중계기 역할을 하는 중앙 허브를 통과합니다.

스타 토폴로지는 가장 쉽게 설계하고 구현할 수 있는 토폴로지로 여겨집니다.스타 토폴로지의 한 가지 장점은 노드를 추가하는 것이 간단하다는 것입니다.스타 토폴로지의 주된 단점은 허브가 단일 장애 지점을 나타낸다는 것입니다.또한 모든 주변 통신이 중앙 허브를 통해 흘러야 하기 때문에, 총 중앙 대역폭은 대규모 클러스터의 네트워크 병목 현상을 형성합니다.

별을 연장함

확장된 별 네트워크 토폴로지는 물리적 별 토폴로지를 중앙 노드와 주변(또는 '말하기') 노드 사이에서 하나 이상의 리피터로 확장합니다.리피터는 물리 계층의 최대 전송 거리, 중앙 노드와 주변 노드 사이의 점대점 거리를 확장하는 데 사용됩니다.중계기는 중앙 노드의 전송 전력만으로 가능한 것보다 더 먼 전송 거리를 허용합니다.리피터를 사용하면 물리 계층의 기반이 되는 표준의 한계도 극복할 수 있습니다.

리피터가 허브 또는 스위치로 대체된 물리적 확장 스타 토폴로지는 하이브리드 네트워크 토폴로지의 한 유형이며 물리적 계층 스타 토폴로지라고 하지만 일부 텍스트에서는 두 토폴로지를 구분하지 않습니다.

물리적 계층적 스타 토폴로지는 계층적 스타 토폴로지라고도 할 수 있습니다.이 토폴로지는 별 네트워크가 서로 연결되는 방식이 트리 토폴로지와는 다릅니다.티어 스타 토폴로지는 중앙 노드를 사용하고 트리 토폴로지는 중앙 버스를 사용하며 스타 버스 네트워크라고도 할 수 있습니다.

분포별

분산형 스타는 중앙 또는 최상위 연결점(예: 2개 이상의 '적층' 허브, 관련 스타 연결 노드 또는 '스포크') 없이 선형 방식으로 연결된 물리적 스타 토폴로지를 기반으로 하는 개별 네트워크로 구성된 네트워크 토폴로지입니다.

울리다

고리 위상은 닫힌 고리의 데이지 사슬입니다.데이터는 링 주위를 한 방향으로 이동합니다.한 노드가 다른 노드로 데이터를 전송하면 데이터는 목적지에 도달할 때까지 링의 각 중간 노드를 통과합니다.중간 노드는 신호를 강하게 유지하기 위해 데이터를 반복(재전송)합니다.^[5]모든 노드는 피어이며 클라이언트와 서버의 계층적 관계는 없습니다.한 노드가 데이터를 재전송할 수 없는 경우 버스에서 노드 전후의 노드 간 통신을 차단합니다.

장점:

• 네트워크의 부하가 증가하면 버스 토폴로지보다 성능이 향상됩니다.
• 워크스테이션 간의 연결을 제어하기 위해 네트워크 서버가 필요하지 않습니다.

단점:

• 두 노드 사이의 가장 약한 링크로 인해 총 네트워크 대역폭이 병목 현상을 겪습니다.

그물망

완전한 메쉬 네트워크의 값은 가입자 수의 지수에 비례하며, 모든 엔드포인트까지 포함하는 임의의 두 엔드포인트의 통신 그룹이 리드의 법칙에 의해 근사화된다고 가정합니다.

완전 연결 네트워크

완전하게 연결된 네트워크에서는 모든 노드가 상호 연결됩니다.(그래프 이론에서는 완전 그래프라고 부릅니다.)가장 간단한 완전 연결 네트워크는 2노드 네트워크입니다.완전하게 연결된 네트워크는 패킷 교환이나 브로드캐스트를 사용할 필요가 없습니다.그러나 연결 수는 노드 수에 따라 4차적으로 증가하기 때문에 다음과 같습니다.

${\displaystyle c={\frac {n(n-1)}{2}}\,}$

이로 인해 대규모 네트워크에서는 사용할 수 없게 됩니다.이런 종류의 토폴로지는 트립되지 않고 네트워크의 다른 노드에 영향을 미칩니다.

부분적으로 연결

부분적으로 연결된 네트워크에서 특정 노드는 정확히 하나의 다른 노드에 연결되지만, 일부 노드는 점대점 링크를 통해 둘 이상의 다른 노드에 연결됩니다.이를 통해 네트워크의 모든 노드 간의 연결에 필요한 비용과 복잡성 없이 물리적으로 완전히 연결된 메시 토폴로지의 일부 중복성을 활용할 수 있습니다.

잡종

하이브리드 토폴로지는 하이브리드 네트워크라고도 합니다.^[19]하이브리드 네트워크는 결과 네트워크가 표준 토폴로지 중 하나(예: 버스, 별, 링 등)를 나타내지 않도록 두 개 이상의 토폴로지를 결합합니다.예를 들어, 트리 네트워크(또는 스타-버스 네트워크)는 버스 네트워크를 통해 스타 네트워크가 상호 연결되는 하이브리드 토폴로지입니다.^[20][21]그러나 다른 트리 네트워크에 연결된 트리 네트워크는 여전히 토폴로지적으로 트리 네트워크이며 고유한 네트워크 유형이 아닙니다.하이브리드 토폴로지는 서로 다른 두 기본 네트워크 토폴로지를 연결할 때 항상 생성됩니다.

스타 링 네트워크는 MAU(Multistation Access Unit)를 중앙 집중식 허브로 사용하여 연결된 둘 이상의 링 네트워크로 구성됩니다.

눈송이 위상은 별 네트워크의 별 네트워크입니다.^{[citation needed]}

다른 두 가지 하이브리드 네트워크 유형은 하이브리드 메시(hybrid mesh)와 계층적 스타(hierarchical star)입니다.^[20]

중앙집중화

스타 토폴로지는 모든 주변 노드(컴퓨터 등)를 중앙 노드에 연결하여 네트워크 장애 발생 가능성을 줄입니다.물리적 스타 토폴로지를 이더넷과 같은 논리 버스 네트워크에 적용할 경우, 이 중앙 노드(전통적으로 허브)는 주변 노드로부터 수신된 모든 전송을 네트워크의 모든 주변 노드(때로는 원래 노드를 포함)로 재브로드캐스트합니다.따라서 모든 주변 노드는 중앙 노드로만 송수신함으로써 다른 모든 노드와 통신할 수 있습니다.주변 노드를 중앙 노드에 연결하는 전송 라인이 실패하면 해당 주변 노드가 다른 모든 주변 노드로부터 분리되지만 나머지 주변 노드는 영향을 받지 않습니다.그러나 중앙 노드의 고장은 모든 주변 노드의 고장을 유발한다는 단점이 있습니다.

중앙 노드가 수동적인 경우, 발신 노드는 양방향 왕복 전송 시간(즉, 중앙 노드로 오고 가는)과 중앙 노드에서 생성된 모든 지연에 의해 지연되는 자신 전송의 에코 수신을 견딜 수 있어야 합니다.활성 별 네트워크에는 보통 에코 관련 문제를 방지하기 위한 수단이 있는 활성 중앙 노드가 있습니다.

트리 토폴로지(일명 계층 토폴로지)는 계층 구조로 배열된 별 네트워크의 집합으로 볼 수 있습니다.이 트리 구조에는 하나의 다른 노드와 송수신하는 데만 필요한 개별 주변 노드(예: 나뭇잎)가 있으며 리피터 또는 재생기 역할을 수행할 필요는 없습니다.스타 네트워크와 달리 중앙 노드의 기능은 분산될 수 있습니다.

따라서 기존의 스타 네트워크에서와 같이, 개별 노드는 노드에 대한 전송 경로의 단일 포인트 장애에 의해 여전히 네트워크로부터 격리될 수 있습니다.리프를 연결하는 링크가 실패하면 해당 리프가 격리되고, 리프가 아닌 노드에 대한 연결이 실패하면 네트워크의 전체 섹션이 나머지 부분으로부터 격리됩니다.

모든 신호를 모든 노드에 전송함으로써 발생하는 네트워크 트래픽의 양을 줄이기 위해 네트워크에 연결된 노드의 ID를 추적할 수 있는 보다 발전된 중앙 노드가 개발되었습니다.이러한 네트워크 스위치는 정상적인 데이터 전송 중에 각 포트에서 "리스닝"하여 데이터 패킷을 검사하고 연결된 각 노드의 주소/식별자와 연결된 포트를 메모리에 저장된 룩업 테이블에 기록함으로써 네트워크의 레이아웃을 "학습"합니다.그러면 이 룩업 테이블을 통해 향후 전송은 목적지로만 전달될 수 있습니다.

지방분권

부분적으로 연결된 메시 토폴로지에서는 경로 중 하나를 제공하는 링크에 장애가 발생할 경우 이중 경로를 제공하기 위해 두 개 이상의 경로를 포함하는 노드가 최소 두 개 이상 존재합니다.분산은 종종 단일 장치를 중앙 노드로 사용할 때 나타나는 단일 지점 고장 단점을 보완하기 위해 사용됩니다(예: 별 및 트리 네트워크).두 노드 사이의 홉 수를 제한하는 특별한 종류의 메시는 하이퍼큐브입니다.메시 네트워크에서 임의의 포크의 수는 설계 및 구현을 더욱 어렵게 만들지만 분산된 특성은 이를 매우 유용하게 만듭니다.

이는 선형 또는 링 토폴로지를 사용하여 시스템을 여러 방향으로 연결하는 그리드 네트워크와 일부 유사합니다.예를 들어, 다차원 고리는 토로이달(toroidal topology)을 갖습니다.

완전 연결 네트워크, 완전 토폴로지 또는 완전 메시 토폴로지는 모든 노드 쌍 사이에 직접 연결된 네트워크 토폴로지입니다.n개의 노드가 있는 완전히 연결된 네트워크에는 $n{\displaystyle \frac{(n}{}}$- 1${\displaystyle \frac{)}{\mathrm{}}}$ $displaystyle {\frac {n(n-1)}{2}\,}$개의 직접$$ 링크가 있습니다.이 토폴로지로 설계된 네트워크는 일반적으로 설정 비용이 많이 들지만 노드 간의 수많은 중복 링크에 의해 제공되는 데이터에 대한 다중 경로로 인해 높은 수준의 신뢰성을 제공합니다.이러한 토폴로지는 주로 군사용 응용 프로그램에서 볼 수 있습니다.

참고 항목

참고문헌

외부 링크

• 사면체 코어망: 복원력 있는 부분망 3차원 캠퍼스 백본 데이터망 구축을 위한 사면체 구조 적용