물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지는 다릅니다
물리적 토폴로지는 케이블과 노드의 실제 배치이고, 논리적 토폴로지는 데이터가 어떤 경로로 흐르는가입니다. 위키백과의 설명에 따르면 허브를 쓰는 초기 트위스티드페어 이더넷은 "물리적으로는 스타, 논리적으로는 버스"였고, 토큰링은 논리적으로는 링이지만 중앙 장치(MAU)를 거치는 물리적 스타로 배선되었습니다. 그래서 "우리 네트워크는 어떤 토폴로지인가"라는 질문은 어느 관점에서 묻는지부터 정해야 합니다.
구조별 비교
| 구조 | 연결 방식 | 한 곳이 고장 나면 | 특징 |
|---|---|---|---|
| 버스 | 하나의 공유 케이블에 모두 연결 | 공유 케이블 자체가 단일 장애점 | 배선이 저렴, 선형 버스는 양 끝에 종단 장치 필요 |
| 스타 | 중앙 허브·스위치에 각각 연결 | 한 선이면 그 노드만, 중앙 장비면 전체 | 노드 추가가 쉬움 |
| 링 | 폐쇄 고리, 한 방향으로 중계 | 중계하지 못하는 노드가 있으면 이웃 간 통신이 끊김 | 대역폭이 가장 약한 링크에 좌우됨 |
| 완전 메시 | 모든 쌍이 직접 연결 | 다른 경로로 우회 가능 | 링크 수 n(n-1)/2 |
| 트리 | 스타를 계층으로 연결 | 중간 노드 링크가 끊기면 그 아래 구간 전체가 단절 | 계층적 확장에 적합 |
링크 수를 직접 계산해 보기
완전 메시에서 노드가 n개이면 서로 다른 두 노드의 쌍 수만큼 링크가 필요하므로 n(n-1)/2개입니다(위키백과 기준). 스타는 중앙 장비 1대에 n-1개를 연결한다고 보면 n-1개, 링은 n개입니다. 아래 값은 node로 계산해 검산한 것입니다.
| 노드 수 n | 스타 (n-1) | 링 (n) | 완전 메시 n(n-1)/2 |
|---|---|---|---|
| 4 | 3 | 4 | 6 |
| 10 | 9 | 10 | 45 |
| 20 | 19 | 20 | 190 |
| 50 | 49 | 50 | 1,225 |
가상 예시: 사무실에 PC 10대가 있다고 가정하면, 서로 직접 선으로 잇는 완전 메시는 링크 45개가 필요하지만 스위치 1대에 연결하는 스타는 선 10개면 됩니다(스위치를 노드로 세면 스타는 노드 11개에 링크 10개). 각 PC도 메시에서는 9개의 포트가 필요합니다. 그래서 노드가 많아질수록 완전 메시는 비용과 포트 수 때문에 현실적이지 않고, 중요한 구간만 이중화하는 부분 메시가 쓰입니다.
실제 사례: 이더넷은 어떻게 버스에서 스타로 바뀌었나
사례 1. 공유 동축 케이블 이더넷 (1980년대)
초기 이더넷은 컴퓨터들이 하나의 동축 케이블을 방송 매체처럼 공유했고, 접근 제어는 CSMA/CD로 했습니다. 굵은 케이블을 쓰는 10BASE5(thicknet)가 있었고, 더 얇고 싸고 설치하기 쉬운 RG-58 동축 케이블을 쓰는 10BASE2(thinnet)가 뒤를 이었습니다(위키백과 기준). 공유 회선 구조라서 케이블 한 곳의 문제가 전체 구간에 영향을 줄 수 있다는 버스의 약점을 그대로 가졌습니다.
사례 2. 트위스티드페어와 허브: 물리적 스타로의 전환 (1987~1990)
1987년 SynOptics가 중앙 허브를 둔 스타 배치의 트위스티드페어 10Mbit/s 이더넷을 선보였고, 1990년 10BASE-T(IEEE 802.3i)로 표준화되면서 허브가 일반화되었습니다(위키백과 기준). 그러나 허브는 모든 패킷을 모든 포트로 전달하고 반이중 CSMA/CD를 유지했으므로, 배선은 스타여도 동작은 여전히 하나의 공유 매체였습니다. 앞에서 말한 "물리적 스타, 논리적 버스"의 실제 모습입니다.
사례 3. 스위치의 등장
1989년 무렵부터 Motorola Codex의 EtherSpan, Kalpana의 EtherSwitch 같은 초기 상용 스위치가 나왔고, 스위치는 각 스테이션에 전용 링크를 주어 충돌을 그 링크 안으로 한정하고 전이중 통신을 가능하게 했습니다(위키백과 기준). 배울 점은 토폴로지의 모양(스타)보다 그 중앙 장비가 무엇인지(허브인지 스위치인지)가 성능을 좌우한다는 것입니다. 장비 차이는 허브·스위치·공유기 차이에서 볼 수 있습니다.
우리 네트워크에 적용해 보기
- 집·소규모 사무실은 공유기(또는 스위치) 하나에 모든 기기가 붙는 스타입니다. 중앙 장비가 곧 단일 장애점이므로 전원과 장비 상태를 우선 점검 대상으로 둡니다.
- 중간에 여러 스위치를 연결할 때 서로 순환하도록 케이블을 연결하면 루프가 생길 수 있으니, 이중 연결을 할 때는 스패닝 트리 같은 루프 방지 기능이 필요합니다.
- 중요한 서버 구간만 경로를 이중화하는 부분 메시 방식이 비용 대비 합리적인 경우가 많습니다.
흔한 오해와 정정
- 오해: 와이파이는 케이블이 없으니 토폴로지가 없다. 실제: 공유기에 모두 붙는 구조는 스타와 같고, 공유기가 꺼지면 함께 끊깁니다.
- 오해: 메시가 항상 가장 좋다. 실제: 완전 메시는 링크 수가 n(n-1)/2로 늘어 비용과 관리 부담이 큽니다.
- 오해: 허브를 쓰는 스타는 노드마다 독립된 통신을 한다. 실제: 허브는 모든 포트로 전달하므로 논리적으로는 공유 매체입니다.
- 오해: 링은 한 방향이라 안전하다. 실제: 단일 링은 한 노드가 중계하지 못하면 이웃 간 통신이 끊깁니다.
한계와 더 알아볼 점
토폴로지 분류는 설명을 위한 단순화입니다. 실제 네트워크는 장비 이중화, VLAN 같은 논리적 구성, 무선 구간이 겹쳐 하나의 이름으로 딱 떨어지지 않는 경우가 많습니다. 실무 설계에서는 필요한 가용성, 예산, 트래픽 양에 따라 구조를 정해야 하며, 이 글의 비교는 개념 이해용입니다.
메시 와이파이가 궁금하다면
메시 토폴로지를 가정에 적용한 메시 와이파이의 원리가 더 궁금하다면메쉬 와이파이 기초 알아보기를 확인해보세요.
함께 읽으면 좋은 가이드
스타 토폴로지의 중심이 되는 장비인 허브·스위치·라우터가 각각 무엇이 다른지는허브·스위치·공유기(라우터) 차이 완전정복에서 확인해보세요. 이중 연결에서 루프를 막는 방법은 스패닝 트리 프로토콜 가이드, 네트워크를 규모별로 나누는 관점은 규모별 네트워크 종류 가이드에서 이어 읽을 수 있습니다.
자주 묻는 질문
실제 회사 네트워크는 어떤 토폴로지를 쓰나요?
조직마다 다르지만, 규모가 큰 곳에서는 하나의 토폴로지만 순수하게 쓰기보다 액세스·분배·코어 계층으로 나눈 트리 구조에 안정성을 위한 이중 연결(메시 요소)을 더한 하이브리드 형태가 흔히 쓰입니다.
스타 토폴로지의 단일 장애점 문제는 어떻게 해결하나요?
핵심 스위치나 라우터를 이중화(예비 장비 구성)하거나, 무정전전원장치(UPS)로 전원 장애를 대비하고, 중요한 네트워크에서는 메시 요소를 더해 경로를 이중화하는 방식으로 보완합니다.
부분 메시와 완전 메시는 어떻게 다른가요?
완전 메시는 모든 노드 쌍이 직접 연결되어 링크가 n(n-1)/2개 필요하고, 부분 메시는 일부 노드만 여러 경로를 가져 비용을 줄이면서 중요한 구간의 이중화를 확보합니다.
버스 토폴로지에서 왜 종단 장치가 필요했나요?
선형 버스는 케이블 양 끝에 종단 장치를 달아 신호가 끝에서 반사되는 것을 막습니다(위키백과 기준). 종단이나 케이블에 문제가 생기면 공유 회선 전체에 영향이 갈 수 있었습니다.