네트워크 장치

네트워크를 구성하는 장치들은 저마다 다른 계층에서 동작한다. **리피터(Repeater)**는 물리계층에서 신호를 증폭하는 역할을 하며 잡음을 더하지 않는다. **허브(Hub)**도 물리계층 장치로, 하나의 네트워크 안에 여러 장치를 연결하며 더미허브와 스위칭허브로 나뉘어 전송 효율과 가격에 차이가 있다. **브리지(Bridge)**는 물리계층과 데이터링크계층을 연결해, 데이터를 전송할 때 주소를 확인하고 접속 여부를 판단하며 신뢰성과 성능을 고루 갖췄다. **스위치(Switch)**는 데이터링크계층에서 동작하며 네트워크를 작게 나누어 트래픽 정체 구역을 줄여준다. **라우터(Router)**는 네트워크계층에서 가장 최적의 경로로 데이터를 전송하는 장치로, 네트워크 성능을 개선하고 유지보수가 쉬워 대규모 통신망에서 쓰인다. **게이트웨이(Gateway)**는 프로토콜이 전혀 다른 네트워크끼리 연결해 유연성을 높여준다.

데이터통신망

데이터통신망은 연결 형태에 따라 나뉜다. **지점 간 회선(P2P)**은 장치 간을 1:1로 직접 연결해 빠른 응답이 가능하지만 비경제적이고, 공용회선과 전용회선으로 나뉜다. **다지점 공유회선(Multi-point)**은 하나의 선에 여러 장치를 연결해 경제적이고 데이터양이 적을 때 유리하지만, 회선 하나가 고장 나면 전송 효율이 떨어진다.

네트워크 분류

연결 방식(데이터 흐름)에 따른 분류

데이터가 흐르는 방향에 따라 세 가지로 나뉜다. **단방향 방식(Simplex Mode)**은 데이터가 한쪽 방향으로만 흐르는 방식으로 공중파 TV가 대표적이고, **반이중 방식(Half-duplex Mode)**은 송신과 수신이 모두 가능하지만 동시에는 할 수 없는 방식으로 무전기가 그 예이며, **전이중 방식(Full-duplex Mode)**은 양쪽이 동시에 송수신할 수 있는 방식으로 전화기가 대표적이다.

네트워크 규모에 따른 분류

**근거리통신망(LAN)**은 전송 속도가 빠르고 에러율과 전송 지연이 낮으며 재배치가 용이하다. **원거리통신망(WAN)**은 국가나 대륙을 포괄할 만큼 넓은 영역을 다루며 구축 비용이 높고 공중망 형태로 구성되지만 거리 제한이 없다. **대도시통신망(MAN)**은 여러 LAN을 브리지로 백본 회선에 연결한 형태(캠퍼스 네트워크가 그 예)이고, **부가가치통신망(VAN)**은 공중전기통신사업자로부터 회선을 임대해 독자적인 네트워크를 구성한다.

전송 신호를 기준으로 한 분류

**베이스밴드 전송 방식(BaseBand)**은 디지털 데이터를 변조하지 않고 그대로 전송로로 보내는 방식으로, 단말장치 간 통신이나 1km 이내의 근거리통신망에 쓰인다. **브로드밴드 전송 방식(BroadBand)**은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변조한 뒤 하나의 링크를 통해 전송한다.

전송매체의 접근 방식에 따른 분류

**CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection)**는 데이터를 보내기 전에 회선을 감시하다가, 회선이 비어 있을 때 전송하는 방식이다. **토큰 패싱(Token Passing)**은 여러 장치가 하나의 고리로 이어져, 장치 수가 많아도 충돌이 없지만 가격이 비싸다. **CDMA(Code Division Multiple Access)**는 여러 사람이 같은 장소에서 동시에 서로 다른 언어로 이야기하는 것에 비유할 수 있다. 데이터를 암호화한 뒤 사용 가능한 전체 대역폭으로 전송한다. **FDMA(Frequency Division Multiple Access)**는 같은 언어를 쓰되 모임 장소의 구역을 나누는 것에 비유할 수 있으며, 통신기기끼리 일정한 주파수 대역폭만 쓰기로 약속하고 통신한다. **TDMA(Time Division Multiple Access)**는 시차를 두어 기기마다 순서대로 주파수를 점유하도록 하는 방식이다.

토폴로지

토폴로지는 근거리통신망을 구성할 때 각 컴퓨터를 여러 형태로 연결하는 방식, 즉 네트워크 요소들을 물리적으로 배치한 형태를 말한다.

버스 토폴로지는 개방된 케이블에 컴퓨터들을 연결하는 방식으로, 구조가 간단하고 비용이 낮으며 장치를 추가하거나 삭제하기 쉽지만, 무분별하게 추가하면 통신 성능이 떨어지고 특정 부분이 고장 나면 전체 네트워크가 영향을 받는다.

링 토폴로지는 원형으로 이어진 케이블에 차례로 연결하는 방식으로, 재구성이 쉽지만 링의 한 부분에 문제가 생기면 전체 네트워크에 영향을 준다.

스타 토폴로지는 중앙 기기를 중심으로 사방에 기기를 연결하는 방식으로, 메시형보다 설치와 재구성이 간편하지만 중앙 허브가 고장 나면 전체 네트워크가 멈춘다.

트리 토폴로지는 여러 버스 방식을 허브나 스위치로 나뭇가지처럼 뻗어나가게 연결하는 방식으로, 허브만 있으면 쉽게 연결할 수 있지만 스타형처럼 허브가 고장 나면 통신이 끊긴다.

하이브리드 토폴로지는 둘 이상의 토폴로지를 결합한 형태로, 실무에서 스타-버스나 스타-링 조합이 많이 쓰인다.

메시 토폴로지는 각 노드가 네트워크 안에서 데이터를 중계하는 방식으로, 모든 노드가 데이터 분산에 함께 협력하며 무선망과 유선망 모두에 적용할 수 있다.

네트워크 교환 방식

네트워크 교환 방식은 다양한 토폴로지로 구성된 소규모 단위 네트워크들을 교환기로 연결해 대규모 네트워크를 이루는 방식으로, 비용과 유지보수 측면에서 효율적이다.

**회선 교환 네트워크(Circuit Switching)**는 음성 데이터를 주고받기 위해 설계된 방식으로, 송수신 과정에서 지연이 발생하지 않는다는 장점이 있지만 음성 데이터를 위해 전용 채널을 할당해두는 만큼 음성 데이터가 없을 때는 채널이 낭비된다는 단점이 있다.

패킷 교환은 음성이 아닌 데이터를 최적의 경로로 전송하는 라우팅 기능을 갖춘 방식으로, 데이터를 패킷 단위로 나눠 통신 채널을 효율적으로 공유한다. 여러 목적지로 동시에 전송할 수 있고 오류 제어와 흐름 제어로 정확한 전송을 보장하지만, 패킷을 원래 순서로 재정렬하는 시간이 추가로 필요하다.