네트워크란?
네트워크( network )란 컴퓨터들이 통신망을 통해 서로 그물처럼 연결된 체계를 말한다.
통신망 또는 줄여서 망이라고도 하며 통신을 목적으로 일체화된 시스템이다.
네트워크는 각종 통신 장비들이 서로 연결되어 데이터를 교환한다.
네트워크의 종류
WLAN, CAN, SAN, GAN, VPN, ISDN, Intranet, Extranet 등등 여러 네트워크로 분류 되지만 아래 4가지의 범주를 기준으로 사용된다.
- 개인 네트워크 ( PAN, Personal Area Network )
개인의 작업 공간을 중심으로 장치들을 서로 연결하기 위한 컴퓨터 네트워크로, 한 사람이 소유하고 있는 기기가 제각기 그 사람의 편리를 목적으로 한 네트워크를 만든다는 것이다. 10m 안팎의 개인 영역 내에 위치한 장치 간의 상호 통신을 한다.
태블릿, 프린터 등과 같은 장치에 쓰인다.
- 근거리 네트워크 ( LAN, Local Area Network )
학교나 회사 등 한 건물 또는 일정 지역 내에서 컴퓨터나 단말기들을 고속 전송 회선으로 연결하여 프로그램 파일이나 주변 장치를 공유할 수 있도록 한 네트워크 형태이다. 최대 1km까지 도달할 수 있다.
네트워크의 확장이나 재배치가 쉬우며, 오류 발생률이 낮다.
- 도시 네트워크 ( MAN, Metropolitan Area Network )
사용하는 하드웨어나 소프트웨어는 근거리 통신망과 비슷하지만, 근거리 통신망보다는 큰 규모를 가진다.
최대 75km 정도의 규모를 가지며, 원거리 통신망보다는 지리적으로 작은 규모에서 컴퓨터 자원들과 호스트들을 연결하는 통신망이다.
한 도시 내의 네트워크들을 하나의 거대한 네트워크로 연결하는 데 사용되며, 몇몇 근거리 통신망을 연결하여 백본라인에 연결하는 것을 의미한다. 도시권 통신망은 캠퍼스나 학교, 건물, 쇼핑센터 등 잘 알려진 큰 위치에서 찾을 수 있다.
- 원거리 네트워크 or 광역 네트워크 ( WAN, Wide Area Network )
근거리 통신망과 연결하는 즉, 서로 멀리 떨어진 지역의 네트워크를 연결해준다. 학교와 학교, 회사와 회사, 나라와 나라를 연결하는 네트워크이다. 가장 광범위하고, 최대 1,000km 또는 그 이상을 관통할 수 있다.
물리적으로 넓은 범위를 가지기 때문에, 고속 전송이 어렵다.
네트워크 회선 구성 방식
회선 구성 방식은 컴퓨터와 여러 대의 단말기들을 연결하는 방식을 말하는 것이다.
# 아래 그림에서 왼쪽의 원이 중앙 컴퓨터, 나머지 원이 단말기를 뜻한다. 사각형은 다중화 장치이다.
- 포인트 투 포인트 방식 ( Point-to-Point )
중앙 컴퓨터와 단말기를 1 : 1(전용 회선)로 연결하여 언제든지 데이터 전송이 가능하다.
전용 회선 또는 교환 회선에 이용하며, 통신망을 성형으로 구성할 때 사용한다.전송할 데이터의 양과 회선 사용 시간이 많을 때 효율적이며, 유지 보수가 쉽다.
- 멀티 드롭 or 멀티 포인트 방식 ( Multi-Drop, Multi-Point )
여러 대의 단말기들을 한 개의 통신 회선(공유 회선)에 연결하는 방식이다.
컴퓨터가 방송하는 형태로 모든 터미널에 데이터 전송이 가능하다. 송수신하는 데이터의 양이 적을 때 효율적이지만, 회선 구성비용을 줄일 수 있으나 논리가 매우 복잡하다.
- 회선 다중 방식 ( Line Multiplexing )
다중화 방식이라고도 하며, 여러 대의 단말기들을 다중화 장치를 이용하여 중앙 컴퓨터와 연결하는 방식이다.
중앙 컴퓨터와 다중화 장치 사이는 대용량 회선으로 연결된다. 대용량 통신 회선을 저속 단말기들이 공유함으로써, 전송 속도 및 효율을 높일 수 있다.
네트워크 토폴로지
네트워크 토폴로지는 컴퓨터 네트워크에 참여하는 요소 ( 링크, 노드 )들의 배치 형태, 망구성 방식을 의미한다. 크게 물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지가 있다.
실제로 네트워크를 구현하는 경우에는 대부분의 네트워크가 한 가지 이상의 구조들을 결합시킨 혼합적인 구조의 형태로 형성된다.
물리적 토폴로지는 스타형으로, 논리적 토폴로지는 링형으로 할때가 그 예시이다.
물리적 토폴로지는 노드, 링크와 같은 네트워크 구성 요소의 배치에 의해 결정된다.
논리적 토폴로지는 노드들 사이의 데이터 흐름에 따라 결정된다.
- 성형 ( Star )
스타 네트워크 ( Star Network )라 불리기도 하며, 거의 모든 이더넷 LAN에서 사용되는 물리적 토폴로지이다.
중앙에는 허브, 스위치, 라우터 같은 장비가 배치되며, 모든 케이블링 세그먼트가 이 중앙 지점으로 모인다. 각 장비가 자체 선에 의해 중앙 장비로 연결되기 때문에 특정 케이블에 문제가 있을 경우에 해당 장비만 영향을 받고 네트워크의 나머지 부분은 정상 작동한다. 이러한 장점으로 인해 거의 모든 이더넷 LAN에서 사용된다.
단 중앙의 장비 고장 시 전체 네트워크가 마비된다.
- 버스형 ( Bus )
버스 위상 구조, 버스 네트워크( Bus Network )라고도 불리며, 공유 통신 경로를 통해 연결된 클라이언트의 집합을 가리키는 네트워크 구조이며 가장 보편적인 이더넷 위상 구조이다.
한 스테이션에서 전송한 신호들은 단일 전송 구간을 따라 전체 네트워크에서 양방향으로 전파된다. 네트워크상의 모든 장치는 같은 신호를 받게 되며, 본인에게 지정된 메시지만을 수신한다. DTE 추가 및 삭제가 용이하다.
버스 네트워크는 우선순위 제어가 어렵고, 통신 회선의 길이에 제한이 있으며, 충돌이 자주 발생한다.
- 링형 ( Ring )
링 네트워크 ( Ring Network )는 양 옆의 두 노드와 연결하여 고리와 같이 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성 방식이다.
링 네트워크의 각 노드는 데이터의 송수신을 제어하는 엑세스 제어 논리(토큰)를 보유한다. 단방향으로만 데이터 전송하는 단순 링형 ( Single Ring )과 양방향으로 데이터 전송이 가능한 이중 링형 ( Dobule Ring )이 있다.
단순 링형은 링에 결함이 생기면 전체 네트워크를 사용할 수 없다. 이러한 문제점을 보완한 것이 이중 링형이다.
데이터 전송이 안정적이고 통신 효율이 높다.
- 트리형 ( Tree )
성형의 변형으로 트리에 연결된 호스트는 허브에 연결되어 있지만 모든 장치가 중앙 전송제어 장치에 연결되어 있지 않은 형태이다.
지역과 거리에 따라 연결하므로 통신 선로의 총 경로가 가장 짧다. 접속되는 단말기의 숫자에 맞는 통신장비 이용이 가능하고 관리가 쉽고 확장이 편리하며, 신뢰도가 높다.
특정 노드에 트래픽이 집중화되면 네트워크 속도가 떨어진다.
- 망형 ( Mesh )
메시 네트워크 ( Mesh Network )는 모든 노드가 상호 연결되어있는 구조이다. 완전 연결형과 부분 연결형으로 나뉜다.
통신 선로의 총길이가 가장 길며 완벽한 이중화로 장애 발생 시에 다른 경로를 통해 네트워크를 사용할 수 있으며, 많은 양의 데이터를 송수신 할 수 있다.
네트워크 구축 비용과 운영 비용이 고가이다.
완전 연결형 네트워크 :
특정 통신 회선에 문제 발생시에도 다른 경로로 데이터 전송이 가능하며, 가용성이 높고 효율성이 좋다.
노드가 n개 필요할 때 연결 수는 n ( n - 1 ) / 2 이다.
부분 연결형 네트워크 :
완전 연결형 링크보다는 적은 수의 링크를 사용하지만, 스타 구조보다는 더 많은 수의 링크를 필요로 한다.
네트워크 교환 방식
네트워크 토폴로지는 규모가 커질수록 비용이 올라가 비효율적이므로, 소규모 네트워크에서 유용하다.
이러한 문제점으로 인해 대규모 네트워크에서는 네트워크 교환 방식을 사용한다.
네트워크 교환 방식은 다양한 토폴로지로 구성된 소규모의 단위 네트워크를 교환기로 연결하여 대규모 네트워크를 구성하는 네트워크 구성 방식으로, 회선 절약 및 유지 보수 면에서 효율적이다.
- 회선 교환 네트워크 ( Circuit Switching Network )
회선 교환 네트워크는 송수신 단말장치 사이에서 데이터를 전송할 때마다 통신 회선을 설정( 전용선 할당 )하여 데이터를 교환하는 방식이다.
회선 교환 방식으로는 일반적으로 일반 전화에 사용한다. 송신자의 모든 데이터는 동일한 경로로 전송되며, Point-To-Point 방식으로 연결된다.
통신 중 중간경로에 문제가 발생할 경우 전체 연결이 끊어진다 새로운 경로를 통한 새로운 회선 할당이 필요하다.
회선교환방식은 통화로 동작에 의해 공간 분할 교환 방식과 시분할 교환 방식으로 구분된다.
- 패킷 교환 네트워크 ( Packet Switching Network )
패킷 교환 방식에서는 패킷 단위로 데이터를 전송하며, 회선 교환 네트워크와 달리 전송 경로가 정해져 있지 않다.네트워크가 각 교환기에서 패킷을 전송할 때, 가능한 모든 전송 경로 중 최적의 전송 경로를 선택하는 라우팅 기능을 수행한다.
송신 측에서는 보낼 데이터를 패킷으로 나눈 후 패킷 교환 네트워크로 전송한다. 그리고 교환기인 라우터가 패킷을 수신하면 라우팅 알고리즘에 의해 최적의 전송 경로를 선택하여 패킷을 전달한다. 따라서 각 패킷은 패킷마다 다른 경로로 전달된다.
수신측에서 여러 경로를 통해 패킷을 수신하기 때문에 재정렬하기 위한 시간이 필요하다는 단점을 가지고 있다.
해당 방식은 통신 채널의 효율적인 공유가 가능하고 특정 패킷을 여러 목적지로 동시에 전송할 수 있다.오류 제어 및 흐름 제어를 통해 정확한 데이터 전송이 가능하다.
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