[Network] 네트워크 기초

 

💡핵심 용어

네트워크란?

• 노드(네트워크 장치)와 링크(유선, 무선)가 서로 연결되어 리소스를 공유하는 집합

TCP/IP

• 인터넷 프로토콜 스위트 중 하나로, 데이터 전송을 위한 표준 프로토콜

인터넷 프로토콜 스위트란❓
- 인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정보를 주고 받는데 쓰이는 통신규약의 모음

 

💡처리량과 지연 시간

• 처리량이 높고, 지연시간이 짧을수록 좋은 네트워크

처리량

• 링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양
  • 처리량이 많아졌다는 말은 처리되는 트래픽이 많아졌다는 말과 같다.

트래픽❓
- 특정 시점에 링크 내에 흐르는 데이터의 양

• 단위: bps(bits per second) 초당 전송 비트 수
• 처리량에 영향을 끼치는 것
  • 사용자들의 트래픽
  • 네트워크 중간에 발생하는 에러
  • 장치의 하드웨어 스펙
  • 네트워크 장치 간의 대역폭

지연시간

• 데이터가 전송되는 데 걸리는 시간
• 지연시간에 영향을 끼치는 것
  • 매체 타입(유선, 무선)
  • 패킷 크기

 패킷 ❓
- pack과 bucket을 합친 말
- 정보 기술에서 패킷 방식의 컴퓨터 네트워크가 전달하는 데이터의 형식화된 블록
- 즉, 컴퓨터 네트워크에서 데이터를 주고 받을 때 정해 놓은 규칙

• 라우터의 패킷 처리 시간

라우터❓
- 네트워크 상에서 데이터 패킷을 전달하는 장치

 

처리량과 지연시간이 중요한 이유

• 고성능 네트워크는 수익 창출과 운영 효율성에 직접적인 영향을 미친다.
  • 처리량이 적고 지연 시간이 긴 네트워크는 많은 양의 데이터를 전송 및 처리하는 데 어려움을 겪으며, 이로 인해 정체가 발생하고 애플리케이션 성능이 저하된다.
  • 반대로 처리량이 많고 지연 시간이 짧은 네트워크는 반응성이 뛰어나고 효율적이다.

 

💡네트워크 분류

1. 사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모인 LAN(Local Area Network)
2. 서울시 정도 규모인 MAN(Metropolitan Area Network)
3. 세계 규모인 WAN(Wide Area Network)

 

LAN

• 개념
  • 근거리 통신망을 의미하며 같은 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간에서 운영된다.
• 특징
  • 전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않다.

MAN

• 개념
  • 대도시 지역 네트워크를 의미하며 도시 같은 넓은 공간에서 운영된다.
• 특징
  • 전송 속도는 평균이며 LAN보다는 더 혼잡하다.

WAN

• 개념
  • 광역 네트워크를 의미하며 국가 또는 대륙 같은 더 넓은 지역에서 운영된다.
• 특징
  • 전송 속도는 낮으며 MAN보다 더 혼잡하다.

 

💡네트워크 토폴로지

• 네트워크 장치 간의 물리적 및 논리적 구성
• 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 된다.
• 트리 토폴로지, 버스 토폴로지, 스타 토폴로지, 링 토폴로지, 메시 토폴로지가 있다.

병목 현상❓
1. 개념
- 네트워크에서 데이터 전송 속도가 제한되는 지점을 의미한다.
2. 특징
- 네트워크가 어떤 토폴로지를 갖는지, 또 어떠한 경로로 이루어져 있는지를 알면 병목 현상을 올바르게 해결할 수 있다.
3. 주된 원인
- 네트워크 대역폭
- 네트워크 토폴로지
- 서버 CPU, 메모리 사용량
- 비효율적인 네트워크 구성

💥병목 현상으로 인해 지연 시간이 길게 발생할 때, 이를 해결하기 위해 대역폭을 크게 설정했음에도 성능이 개선되지 않았다고 가정한다. 이때, 네트워크 토폴로지를 확인한 뒤, 서버와 서버 간 그리고 게이트웨이로 이어지는 회선을 추가하는 등 네트워크 장치를 업그레이드하여 병목 현상을 해결할 수 있다.

 

트리 토폴로지

트리 토폴로지

• 개념
  • 계층형 토폴로지라고 하며, 트리 형태로 배치한 네트워크 구성을 말한다.
• 장점
  • 하나의 1차 노드에 더 많은 노드를 연결할 수 있고, 노드의 추가, 삭제가 쉽다.
• 단점
  • 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있다.
• ex) 케이블TV

 

버스 토폴로지

버스 토폴로지

• 개념
  • 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성을 말하며, 근거리 통신망(LAN)에서 사용한다.
• 장점
  • 설치 비용이 적고 신뢰성이 우수하며 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉽다.
• 단점
  • 스푸핑이 가능하다
  • 스푸핑❓ LAN 상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 것을 스위칭 기능이라고 하는데, 스푸핑은 이를 마비시키거나 속여서 특정 노드(악의적 노드)에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것
• ex) 사무실 등의 근거리 통신망(LAN)

 

스타 토폴로지

스타 토폴로지

• 개념
  • 스타 토폴로지는 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성을 말한다.
• 장점
  • 노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고, 패킷의 충돌 발생 가능성이 적다.
  • 어떠한 노드에 장애가 발생하더라도 쉽게 에러를 발견할 수 있으며, 장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적다.
• 단점
  • 중앙 노드에 장애가 발생할 경우 전체 네트워크를 사용할 수 없다.
  • 설치 비용이 고가이다.
• ex) 은행 C/S, 전화 교환망

 

링형 토폴로지

링형 토폴로지

• 개념
  • 각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여, 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신하는 망 구성 방식이다.
  • 데이터는 노드에서 노드로 이동을 하게 되며, 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷을 처리한다.
• 장점
  • 노드 수가 증가되어도 네트워크 상의 손실이 거의 없다.
  • 충돌이 발생할 가능성이 적다.
  • 노드의 고장 발견을 쉽게 찾을 수 있다.
• 단점
  • 네트워크 구성 변경이 어렵다.
  • 단방향 전송이기 때문에 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 큰 영향을 끼친다.
• ex) RPR

 

메시 토폴로지

메시 토폴로지

• 개념
  • 메시 토폴로지는 망형 토폴로지라고도 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구조이다.
• 장점
  • 한 단말 장치에 장애가 발생하더라도 여러 개의 경로가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있고, 트래픽의 분산 처리가 가능하다.
• 단점
  • 노드의 추가가 어렵고 구축 비용과 운용 비용이 고가이다.
• ex) 인터넷

 

하이브리드 토폴로지

• 개념
  • 2개 이상의 서로 다른 토폴로지가 결합된 네트워크 형태를 말한다.
• 장점
  • 조직의 요구사항에 따라 유연하게 설계할 수 있다.
  • 네트워크의 강점은 극대화하면서 약점은 최소화하는 방식으로 설계할 수 있다.
• 단점
  • 아키텍처가 복잡하며 하이브리드 토폴로지에 사용되는 허브가 비싸고 인프라 비용이 높아 비용이 많이 든다.

 

💡네트워크 성능 분석 명령어

ping

• 개념
  • 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어
• 사용처
  • 해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지 시간 등을 알 수 있다.
  • 해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되어 있는지를 확인할 수 있다.
  • ping은 TCP/IP 프로토콜 중에서 ICMP 프로토콜을 통해 동작하며, 이 때문에 ICMP 프로토콜을 지원하지 않는 기기를 대상으로는 실행할 수 없거나 네트워크 정책 상 traceoute를 차탄하는 대상의 경우 ping 테스팅은 불가능하다.
    • ICMP❓인터넷 제어 메시지 프로토콜. 프로토콜 네트워크 장치에서 네트워크 통신 문제를 진단하는데 사용되는 네트워크 계층 프로토콜
• 응용 사례
  • 윈도우의 경우 -n 옵션을 넣어서(리눅스: -c) 12번의 패킷을 보내고 12번의 패킷을 받도록 할 수 있다.

// ping [IP 주소 또는 도메인 주소]
ping www.google.com -n 12

명령어를 친 결과

 

netstat

• 개념
  • 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는 데 사용되며, 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등의 리스트를 보여준다.
• 사용처
  • 서비스의 포트가 열려 있는지 확인할 때 사용한다.
• 응용 사례

• 터미널에 입력해보면 다음과 같이 현재 연결된 서비스들의 네트워크 상태가 나온다.

netstat

nslookup

• 개념
  • DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 쓰는 명령어
  • DNS❓Domain Name System의 약자로, 사람이 읽을 수 있는 도메인 이름(ex. www.google.com)을 기계가 읽을 수 있는 주소 IP주소(ex. 142.250.206.206)로 변환하는 시스템
• 사용처
  • 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용한다.
• 응용 사례

• google.com의 DNS를 확인할 수 있다.

nslookup
google.com

tracert

• 개념
  • 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어
  • 윈도우에서는 tacert, 리눅스에서는 traceroute라는 명령어로 구동된다.
• 사용처
  • 목적지 노드까지 구간들 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 등을 확인할 수 있다.
• 응용 사례

• 구글 사이트에 도달하기까지의 경로 추적

traceroute www.google.com