7. 네트워크 기기

네트워크 기기의 처리 범위

• 네트워크 기기는 계층별로 처리 범위를 나눌 수 있음
• 물리 계층을 처리할 수 있는 기기와 데이터 링크 계층을 처리할 수 있는 기기 등이 있음
• 상위 계층을 처리하는 기기는 하위 계층을 처리 할 수 있지만 그 반대는 불가
• L7 스위치는 애플리케이션 계층을 처리하는 기기로, 그 밑의 모든 계층의 프로토콜을 처리할 수 있지만 AP는 물리 계층 밖에 처리하지 못함.

애플리케이션 계층: L7 스위치

인터넷 계층: 라우터, L3 스위치

데이터 링크 계층: L2스위치, 브리지

물리 계층: NIC(Network Interface Card), 리피터, AP

애플리케이션 계층을 처리하는 기기

L7 스위치

• 스위치는 여 러장비를 연결하고 데이터 통신을 중재하며 목적지가 연결된 포트로만 전기 신호를 보내 데이터를 전송하는 통신 네트워크 장비

• 로드 밸런서라고도 하며, 서버의 부하를 분산하는 기기. 클라이언트로 부터 오는 여청들을 뒤쪽의 여러 서버로 나누는 역할을 하며 시스템이 처리할 수 있는 트래픽 증가를 목표로 함

• URL, 서버, 캐시, 쿠키들을 기반으로 트래픽을 분산함. 또한, 바이러스, 불필요한 외부 데이터 등을 걸러내는 필터링 기능 또한 가지고 있으며 응용 프로그램 수준의 트래픅 모니터링도 가능함

• 만약 장애가 발생한 서버가 있다면 이를 트래픽 분산 대상에서 제외해야 하는데, 이는 정기적으로 헬스 체크(health check)를 이용하여 감시하면서 이루어짐.

L4스위치와 L7스위치 차이

• 로드밸런서로는 L7스위치뿐만 아니라 L4 스위치도 있음.
• L4스위치는 전송 계층을 처리하는 기기로 스트리밍 관련 서비스에서는 사용할 수 없으며 메시지를 기반으로 인식하지 못하고 IP와 포트를 기반으로 트래픽을 분산
• L7 로드밸런서는 IP, 포트 외에도 URL, HTTP 헤더, 쿠키 등을 기반으로 트래픽 분산

로드밸런서를 이용한 서버 이중화

• 로드밸런싱이란 분산식 웹 서비스로 여러 서버에 부하를 나누어 안정적으로 서비스를 유지할 수 있게 함.

• 로드밸런서는 대표적인 기능으로 서버 이중화를 들 수 있음. 로드밸런서는 2대 이상의 서버를 기반으로 가상 IP를 제공하고 이를 기반으로 안정적인 서비스를 제공.

로드 밸런싱 알고리즘

• 라운드로빈 방식 (Round Robin Method)

  • 서버에 들어온 요청을 순서대로 돌아가며 배정하는 방식. 클라이언트의 요청을 순서대로 분배. 서버와의 연결(세션)이 오래 지속되지 않는 경우에 적합

• 가중 라운드로빈 방식 (Weighted Round Robin Method)

  • 각각의 서버마다 가중치를 매기고 가중치가 높은 서버에 클라이언트 요청을 우선 배분.
  • 서버의 트래픽 처리 능력이 상이한 경우 사용되는 부하 분산 방식.

• IP 해시 방식 (IP Hash Method)

  • 클라이언트의 IP주소를 특정 서버로 매핑하여 요청을 처리하는 방식. 사용자의 IP를 해싱하여 로드를 분배하기 때문에 사용자가 항상 동일한 서버로 연결되는 것을 보장

• 최소 연결 방식 (Least Connection Method)

  • 요청이 들어온 시점에 가장 적은 연결상태를 보이는 서버에 우선적으로 트래픽 배분. 자주 세션이 길어지거나, 서버에 분배된 트래픽이 일정하지 않은 경우 적합.

• 최소 리스폰타임 (Least Response Time Method)

  • 서버의 현재 연결 상태와 응답시간을 모두 고려하여 트래픽 배분. 가장 적은 연결 상태와 가장 짧은 응답시간을 보이는 서버에 우선적으로 분배.

인터넷 계층을 처리하는 기기

라우터

• 라우터(router)는 여러개의 네트워크를 연결, 분할, 구분시켜주는 역할을 하며 “다른 네트워크에 존재하는 장치끼리 서로 데이터를 주고받을 때 패킷 소모를 최소화하고 경로를 최적화하여 최소 경로로 패킷을 포워딩 하는 라우팅 장비.

라우팅 경로 결정 순서

• Longest Match Rule → AD → Metric

L3스위치

• L3스위치란 L2스위치의 기능과 라우팅 기능을 갖춘 장비. L3스위치를 라우터라고 해도 무방
• 라우터는 소프트웨어 기반의 라우팅과 하드웨어 기반의 라우팅을 하는 것으로 나눠지고 하드웨러 기반의 라우팅을 담당하는 장치를 L3스위치라 함

데이터 링크 계층을 처리하는 기기

L2스위치

• 장치들의 MAC주소를 MAC 주소 테이블을 통해 관리하며, 연결된 장치로 부터 패킷이 왔을 때 패킷 전송을 담당

• IP주소를 이해하지 못해 IP주소를 기반으로 라우팅은 불가능. 단순히 패킷의 MAC주소를 읽어 스위칭하는 역할을 함

• 목적지가 MAC주소 테이블에 없다면 전체 포트에 전달하고 MAC주소 테이블의 주소는 일정 시간 이후 삭제하는 기능도 있음

브리지

• 브리즈는 두 개의 근거리 통신망(LAN)을 상호 접속할 수 있도록 하는 통신망 연결 장치로, 포트와 포트 사이의 다리 역할을 하며 장치에 받아온 MAC주소를 MAC주소 테이블로 관리.

• 브리지는 통신망 범위를 확장하고 서로 다른 LAN등으로 이루어진 ‘하나의’ 통신망을 구축할 때 사용

물리 계층을 처리하는 기기

NIC

• LAN카드라고 하는 네티워크 인터페이스 카드는 2대 이상의 컴퓨터 네트워크를 구성하는데 사용
• 네트워크와 빠른 속도로 데이터를 송수신 할 수 있도록 컴퓨터 내에 설치하는 확장 카드
• 각 LAN 카드에는 각각을 구분하기 위한 고유의 식별 번호인 MAC주소가 있음

리피터

• 리피터는 들어오는 약해진 시호 정도를 증촉하여 다른 쪽으로 전달 하는 장치. 이를 통해 패킷이 더 멀리 갈 수 있음. 하지만 이는 광케이블이 보급됨에 따라 현재는 잘 쓰이지 않음

AP

• AP(Access Point)는 패킷을 복사하는 기기
• AP에 유선 LAN은 연결한 후 다른 장치에서 무선 LAN기술(와이파이 등)을 사용하여 무선 네트워크 연결을 할 수 있음.