2강 네트워크

2.1 네트워크의 기초

네트워크
노드(Node)와 링크(Link)가 서로 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 집합

• 노드 : 네트워크 장치 Ex) 서버, 라우터, 스위치 등등
• 링크 : 연결 방법 Ex) 유선, 무선

좋은 네트워크란?
처리량 ↑ 보안 ↑ 지연 시간 ↓ 장애 빈도 ↓

2.1.1 처리량과 지연 시간

처리량(throughput)
링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양

• 단위 : bps(bits per second) 초당 전송, 수신되는 비트 수
• 사용자들의 수에 비례하는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역 폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받음
  • 대역폭 : 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수
• '많은 트래픽을 처리한다 = 많은 처리량을 가진다'
• 트래픽 : 특정 시점에 링크 내에 흐르는 데이터의 양

트래픽과 처리량의 차이?
- 트래픽이 많아졌다 = 흐르는 데이터가 많아졌다
- 처리량이 많아졌다 = 처리되는 트래픽이 많아졌다

지연 시간(latency)
요청이 처리되는 시간 → 어떤 메세지가 두 장치 사이를 왕복하는데 걸린 시간

• 매체 타입(무선, 유선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받음

2.1.2 네트워크 토폴로지와 병목 현상

네트워크 토폴로지(network topology)
노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태

• 트리 토폴로지(계층형 토폴로지) : 트리 형태로 배치한 네트워크 구성. 노드의 추가, 삭제가 쉬움. 특정 노드에 트래픽이 집중될 때, 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있음
• 버스 토폴로지 : 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성. 근거리 통신망(LAN)에 사용되며 설치 비용이 적음, 신뢰성 우수, 중앙 통신 회선에 노드를 추가, 삭제하기 쉬움. 스푸핑이 가능한 문제점 존재
  • 스푸핑 : LAN상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것
• 스타 토폴로지 : 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성. 노드 추가, 에러 탐지가 쉬움, 패킷 충돌 발생 가능성이 적음, 노드 고장 탐지가 쉬움, 장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향이 적음. 중앙 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크를 사용할 수 없고 설치 비용이 고가임.
• 링형 토폴로지 : 각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 하나의 고리 형태를 띄는 네트워크 구성. 노드 수 변동에 따른 네트워크상 손실 거의 없음, 충돌 가능성 적음, 노드 고장 탐지 쉬움. 네트워크 구성 변경이 어려움, 회선에 장애 발생 시 전체 네트워크에 영향이 큼.
• 메시 토폴로지(망형 토폴로지) : 그물망 형태의 네트워크 구성. 한 노드에 장애가 발생해도 네트워크 계속 사용 가능, 트래픽 분산 처리 가능. 노드 추가 어려움, 구축, 운용 비용이 고가임

병목 현상
전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상

• 병목 현상을 찾기 위해 네트워크의 구조, 즉 토포롤지가 중요함
• Ex) 서비스에서 이벤트를 열었을 때 트래픽이 많이 생기고, 그 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병목 현상이 생겨 사용자는 서비스를 이용하지 못함

2.1.3 네트워크 분류

네트워크	규모	특징
LAN	사무실, 개인	근거리 통신망, 전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않음
MAN	도시	대도시 지역 네트워크, 전송속도는 평균이고 LAN보다 더 혼잡함
WAN	국가, 대륙	광역 네트워크, 전송속도는 낮으며 MAN보다 더 혼잡함

2.1.4 네트워크 성능 분석 명령어

ping(Packey INternet Groper)
네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드에게 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어

• 수신 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지 시간, 해당 노드까지의 네트워크 연결 여부 등을 확인 가능
• TCP/IP 프로토콜 중 ICMP 프로토콜을 통해 동장하기에 ICMP 프로토콜을 지원하지 않는 기기 대상, 네트워크 정책상 ICMP나 traceroute를 차단하는 대상 실행 불가능

netstat
접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는 명령어

• 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등 리스트를 보여줌
• 서비스의 포트가 열려 있는지 확인할 때 사용

nslookup
DNS(Domain Name System)에 관련된 내용을 확인하기 위해 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하는 명령어

tracert
목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어

• 목적지 노드까지 구간들 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 등을 확인 가능
• 윈도우에서는 tracert, 리눅스에서는 traceroute

2.1.5 네트워크 프로토콜 표준화

네트워크 프로토콜
다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스

• IEEE, IETF와 같은 표준화 단체에서 지정
• Ex) IEEE802.3(유선 LAN 프로토콜), HTTP(HyperText Transfer Protocol)