인프라 용어 알아가기

이eun·2025년 1월 17일

백본

네트워크 핵심 또는 중심 부분이다. 데이터를 고속으로 전송하고 여러 하위 네트워크를 연결하는 주요 통신 경로를 제공한다. 주로 인터넷, 기업, ISP의 데이터 전송 효율성을 높이고 안정성을 보장하는데 사용된다.

구성요소

  1. 고속링크
  • 광섬유(fiber optic)또는 고속 이더넷(High-speed Ethernet) 기술로 연결
  • 데이터 전송의 병목 현상을 줄이기 위해 사용
  1. 라우터 및 스위치
  • 대량의 데이터를 처리하고 전달하기 위해 고성능 라우터와 스위치를 사용
  • 예) 코어 스위치, 엣지라우터
  1. 중계 노드
  • 네트워크의 중간에 위치하여 데이터 패킷을 최적 경로로 전달
  1. 프로토콜
  • 데이터 전송 및 라우팅에 필요한 프로토콜
  • 예) BGP(Border Gateway Protocol), OSPF(Open Shortest Path First)

유형

  1. 지역 백본
  • 기업이나 조직 내에서 여러 LAN을 연결
  • 예) 본사와 지사 간 연결
  1. 광역 백본
  • 대규모 네트워크나 인터넷 서비스 제공자(ISP)간의 연결
  • 예) 국제 인터넷 트래픽을 전달하는 해저 광케이블
  1. ISP 백본
  • 인터넷 서비스 제공자가 사용하는 고속 네트워크 경로
  • 인터넷 사용자와 글로벌 네트워크 간 트래픽 전달

Leaf 스위치란

데이터 센터 네트워크에서 사용되는 Spine-Leaf 아키텍처의 중요한 구성 요소로, 엣지 레이어에 배치되어 서버와 직접 연결되는 스위치이다. 주로 서버 간의 트래픽을 처리하거나, 서버와 Spine 스위치 간의 트래픽을 전달하는 역할을 한다.

주요 특징

  1. 서버 연결
  • 데이터 센터의 모든 서버 및 스토리지는 leaf스위치에 직접 연결
  • 보통 10Gbps, 25, 40, 100Gbps의 속도를 지원
  1. 확장성
  • 새로운 서버를 추가할 때 Leaf 스위치를 통해 네트워크를 확장 가능
  • 필요에 따라 Leaf 스위치를 추가하여 대규모 환경에서도 쉽게 확장 가능
  1. Spine과 연결
  • 모든 Leaf 스위치는 Spine스위치에 연결되며, Spine 스위치는 Leaf 스위치 간의 트래픽을 처리
  1. 로컬 트래픽 처리
  • 동일한 Leaf 스위치에 연결된 서버 간의 트래픽은 Spine 레이터를 거치지 않고 바로 처리
  1. 분산된 아키텍쳐
  • 중앙 집중식 코어 스위치를 사용하지 않고, 트래픽을 분산하여 네트워크 혼잡을 줄임

주요 역할

  1. 서버와 네트워크 연결
  • 서버, 스토리지, 가상 머신 등의 엔드포인트 장치와 Spine 스위치를 연결
  1. 트래픽 분배
  • 서버 간 트래픽은 동일 Leaf에서 처리
  • 서버 간 트래픽이 다른 Leaf 스위치에 있으면 Spine 스위치를 통해 전달
  1. Low Latency
  • 네트워크 레이어가 단순화되어 지연 시간을 최소화

Leaf 스위치와 Spine 스위치 비교

특징Leaf 스위치Spine 스위치
위치서버, 스토리지 등 엔드포인트와 연결Leaf 스위치 간 트래픽 전달
연결 대상서버 → SpineLeaf → Leaf
주요 역할엔드포인트 장치와의 트래픽 처리고속 트래픽 백본 역할
확장성서버 추가 시 필요Leaf 스위치 추가 시 필요
속도일반적으로 10Gbps ~ 100Gbps일반적으로 40Gbps ~ 400Gbps

스파인 리프 아키텍쳐

해당 아키텍쳐는 기존 3계층 아키텍쳐(코어, 분배, 액세스)보다 확장성과 성능이 뛰어나다.

  1. Leaf Layer
  • 서버, 스토리지 등의 엔드포인트 장치와 직접 연결되는 레이어
  • 모든 Leaf 스위치는 Spine 스위치에 연결
  1. Spine Layer
  • Leaf 스위치 간 트래픽을 전달하는 고속 백본 역할
  • Leaf 스위치와 완전 메시(full mesh)로 연결

네트워크 홉이란?

데이터 패킷이 출발지에서 목적지로 전달되는 동안 거치는 중간 장치(라우터, 스위치 등)의 수를 의미한다.
간단히 말해, "홉"은 패킷이 네트워크에서 한 장치에서 다음 장치로 전달될 때의 점프를 나타낸다.

홉 수의 제한

  1. IP 네트워크:

    • IPv4에서는 TTL(Time to Live) 필드가 사용되며, 기본값은 일반적으로 64~128입니다.
    • 패킷이 각 홉을 거칠 때마다 TTL 값이 감소하며, TTL이 0이 되면 패킷은 삭제됩니다.

  2. 네트워크 설계:

    • 홉 수가 적을수록 성능이 좋아질 수 있으나, 홉 수를 줄이는 것은 네트워크의 물리적 및 논리적 설계에 따라 다릅니다.

홉을 최소화하는 방법

  1. CDN(Content Delivery Network) 활용:

    • 사용자 근처의 서버에서 콘텐츠를 제공하여 홉 수를 줄이고 지연 시간을 최소화.

  2. 네트워크 최적화:

    • 라우터의 배치를 최적화하고, 경로의 병목 현상을 제거.

  3. Direct Peering:

    • 주요 네트워크 간 직접 연결(피어링)을 설정하여 중간 홉 수를 줄임.

라우터 : 컴퓨터 네트워크 간에 데이터 패킷을 전송하는 네트워크 장치
스위치의 상위 레이어 장비는 하위 레이어의 기능을 다 할 수 있다.
L2스위치 : 데이터 계층 , MAC 주소로 데이터를 전달하는 장비
L3 : 네트워크 계층, IP를 보고 데이터를 전달하는 장비
L4 : 전송 계층, IP + PORT를 보고 데이터를 전달하는 장비 (로드밸런싱)
L7 : 응용 계층, IP + TCP/UPD 포트 정보 모두를 보고 스위칭 (로드밸런싱)

BCV

스냅샷이나 복제를 통해 생성된 백업 스토리지 볼륨이다.

  • 목적 : 주 데이터 볼륨의 복사본을 생성하여 데이터 손실 방지와 복구를 지원.

HBA(Host Bus Adapter)란?

  • 컴퓨터 시스템의 호스트와 스토리지 또는 네트워크 간의 연결을 가능하게 하는 하드웨어 장치이다. 일반적으로 서버와 스토리지 네트워크 간 데이터 전송을 위한 인터페이스로 사용된다.

HBA의 주요 역할

  1. 데이터 전송
  • 서버와 스토리지 시스템 간 고속 데이터 전송을 지원
  1. 프로토콜 변환
  • 컴퓨터의 내부 데이터 버스와 외부 스토리지 네트워크 간 프로토콜 변환을 수행
  1. 네트워크 인터페이스 제공
  • SAN(Storage Area Network) 또는 DAS(Direct Attached Storage) 환경에서 장치 간 통신을 위한 인터페이스 역할

HBA의 주요 유형

  1. SCSI HBA
  • Small Computer System Interface 프로토콜을 사용하여 서버와 SCSI 스토리지를 연결
  1. Fibre Channel HBA
  • Fibre Channel 프로토콜을 사용하는 고속 네트워크 인터페이스
  • 주로 SAN 환경에서 서버와 스토리지 간 연결에 사용
  • 특징
    - 높은 대역폭 (16Gbps, 32Gbps 등)
    • 낮은 지연 시간
    • 신뢰성 높음
  1. iSCSI HBA
  • Internet SCSI 프로토콜을 사용하여 IP 네트워크를 통해 서버와 스토리지 연결
  • 기존 네트워크 인프라를 활용할 수 있어 비용 효율적
  1. SAS HBA
  • Serial Attached SCSI를 지원하는 HBA로, SAS 디스크와 서버를 직접 연결
  • 데이터 전송 속도가 빠르고, 신뢰성 높은 DAS 환경에서 주로 사용
  1. NVMe-oF HBA
  • NVMe over Fabrics 기술을 사용하는 HBA
  • 최신 NVMe SSD와 서버 간의 고속 데이터 전송을 지원
  • 매우 낮은 지연 시간과 높은 성능

FEP(Front-End-Processor)란

컴퓨터 시스템(주로 메인프레임)에서 호스트 시스템과 외부 네트워크 또는 단말기 간의 통신을 처리하는 전용 프로세서를 의미하낟. 주료 대규모 금융 시스템, 통신 시스템 또는 실시간 데이터 처리 환경에서 사용된다.

주요 역할

  1. 데이터 통신 관리
  • 호스트 시스템과 외부 장치 간 데이터 송수긴을 중계
  1. 프로토콜 변환
  • 다양한 네트워크 프로토콜을 사용하는 외부 시스템과 호스트 간의 통신을 가능하게 함.
  • 예: TCP/IP, SNA(Systems Network Architecture) 등
  1. 부하 분산
  • 호스트 시스템 통신 작업을 오프로드하여 주요 컴퓨팅 리소스를 데이터 처리에 집중
  1. 실시간 데이터 처리
  • ATM, POS 시스템과 같은 실시간 트랜잭션 데이터를 처리
  1. 오류 검출 및 복구
  • 통신 과정에서 발생할 수 있는 오류를 감지하고 처리하여 안정적인 데이터 전송 보장

사용 사례

  1. 통신 포트
  • ATM, POS 네트워크를 통해 발생하는 거래 요청을 중앙 호스트로 전달하고 결과를 반환
  • 예: 카드 결제 승인 및 처리
  1. 통신 네트워크
  • 전송 제어 및 오류 복구 기능을 통해 안정적인 네트워크 유지
  • 예 : 전화 교환 시스템, 이동 통신 기지국
  1. 실시간 제어 시스템
  • 센서, 컨트롤러 등의 데이터를 실시간으로 중앙 시스템으로 전달
  • 예 : 항광 교통 관제 시스템, 산업 자동화

FEP와 관련 기술

  1. HUB 및 GATEWAY:

네트워크 트래픽을 관리하거나 서로 다른 네트워크를 연결하는 장치로 FEP와 유사한 역할을 수행.

  1. Middleware:

현대 시스템에서는 FEP의 역할이 일부 미들웨어로 대체되기도 합니다. 미들웨어는 응용 프로그램 간 통신을 지원합니다.

  1. API Gateway:

클라우드 환경에서는 API Gateway가 FEP의 역할을 대체, 외부 시스템과의 통신 관리.

FEP의 한계 및 현대적 대체

  1. 한계:

전용 하드웨어 기반으로 비용이 높고 유연성이 낮을 수 있음.
현대적 요구사항(클라우드 기반 처리, 분산 시스템)과 맞지 않을 수 있음.

  1. 대체:

클라우드와 분산 시스템의 확산으로, FEP의 역할은 주로 소프트웨어 기반 미들웨어, API 게이트웨이, 또는 메시징 시스템(Kafka 등)으로 대체되고 있음.

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