4장 네트워크

네트워크란?
서버 등 복수의 노드를 유선 또는 무선으로 연결한 집합체
LAN 케이블과 광섬유 케이블 등을 집약해 통신을 교환하는 장치를 네트워크 장비라고 부름
라우터, L2 스위치, L3 스위치, L4 스위치, L7 스위치 등이 있음

네트워크 장비 선택

라우터

• 수신한 패킷을 적절한 경로로 전송하는 네트워크 장비
• 네트워크를 논리적으로 나누는 장비이기도 함
• 라우터를 통해 LAN과 LAN이 연결됨
• 라우팅: 라우터가 패킷을 받으면 목적지인 IP 주소를 보고 패킷을 적절한 라우터로 전송
• 라우팅 테이블: 라우팅 시 참고하는 목적지 정보
  • static routing : 경로 정보를 수동 등록. 통신 경로가 제한된 경우 사용
  • dynamic routing : 이웃한 라우터와 통신하여 경로 정보 자동 갱신. 접속이 자주 변화하는 경우 최적
    • 라우팅 프로토콜 : RIP, OSPF, BGP 등
• 선택 포인트
  • 상위 회선의 인터페이스와 일치하는 WAN 인터페이스를 가질 것
  • WAN에서의 통신 대역
  • Throughput (단위 시간 당 데이터 전송량)
  • 보안기능 필요 여부
  • 도입 비용

L2 스위치와 L3 스위치

• L2 스위치
  • 업무용 스위칭 허브
  • 스위칭: 프레임이 들어오면 목적지의 MAC 주소를 보고 적절한 포트로 프레임 전송
  • MAC 주소 테이블: 스위칭 시 참고하는 목적지 정보
• L3 스위치
  • 라우터 기능이 추가된 L2 스위치
• 선택 요령
  • 인터페이스의 속도와 포트 수
  • 지능형 또는 비지능형
  • 스위칭 능력과 스위칭 용량
    • 스위칭 능력: 스위칭 속도. PPS(Packet Per Second)
    • 스위칭 용량: 동시에 스위칭할 수 있는 양. BPS(Bit Per Second)
    • 와이어 스피드: 스위치에 탑재된 각 포트에 이론상 최대 통신량이 발생하는 상태
    • 논블록킹: 와이어 스피드를 처리할 수 있는 능력
  • 하드웨어 처리와 소프트웨어 처리

L4 스위치와 L7 스위치

• L4/L7 스위치는 로드 밸런서(부하 분산 기능)가 포함된 L3 스위치
• L4 스위치는 IP와 TCP/UDP 포트를 보고 적절한 서버로 패킷을 전송
• L7 스위치는 URL을 보고 적절한 서버로 전송
• 부하 분산 시 서버가 살았는지 죽었는지 일정 간격으로 감시하여 검사

네트워크 토폴로지

2계층 구조

• 프론트엔드 계층
  • 토폴로지적으로 인터넷에 가까운 곳에 위치
  • 서버에 글로벌 IP 주소를 부여하여 인터넷과 직접 통신하는 경우
  • L4 스위치를 매개로 인터넷과 통신하는 경우
• 백엔드 계층
  • 토폴로지적으로 인터넷에서 먼 곳에 위치
  • 프론트엔드를 거쳐야만 서버에 액세스 가능 ➡️ 보안의 효과

3계층 구조

• 코어 계층
  • 디스트리뷰션 계층에서 오는 통신을 집약해 인터넷에 연결
  • 기본적으로 네트워크 하나에 코어 계층 한 세트 설치
• 디스트리뷰션 계층
  • 통신을 집약하여 코어 계층에 연결
  • 액세스 계층 간의 통신을 중계
• 액세스 계층
  • 서버에서 오는 통신을 집약하여 디스트리뷰션 층에 연결
  • 2계층 구조의 웹서버와 데이터베이스는 일반적으로 액세스 계층에 놓임

네트워크 패브릭 구조

• 액세스 계층의 L2 네트워크를 가상화하여 물리적으로 다른 랙이나 스위치를 논리적으로 한 네트워크로 보이게하는 기술
• 액세스 계층에 해당하는 L2 네트워크가 플랫화함
• 서버를 액세스 계층의 어느 L2 스위치에서나 연결 가능
• 서버와 랙의 물리적 제약으로부터 해방됨

네트워크 기본 용어 요점 정리

TCP/IP

• Transmission Control Protocol / Internet Protocol
• 인터넷에서 일반적으로 이용되는 프로토콜

OSI 참조 모델

• ISO에 의해 책정된 컴퓨터가 가져야 할 통신 기능을 계층 구조로 나눈 모델

TCP와 UDP

• TCP
  • 연결 지향형 프로토콜
  • 순서 제어, 오류 감지, 재전송 등의 기능으로 확실한 통신 보증
  • 오버헤드가 크고 UDP에 비해 느림
  • 웹이나 메일 등 신뢰성이 필요한 애플리케이션에서 사용
• UDP
  • 비연결형 프로토콜
  • 연결을 지속하지 않고 일방적으로 데이터 전송. 통신을 보증하지 않음
  • 속도가 빠름
  • 음성전화나 동영상 등 일부 정보가 유실되어도 문제 없는 애플리케이션에 사용

3-Way Handshake

• TCP 연결 확립을 위해 3-way handshake를 거침
• 송신측과 수신측에서 SYN과 ACK를 서로 주고 받으며 성립

IPv4와 IPv6

• IPv4: 일반적으로 보급된 IP 주소. 32bit로 구성됨. IP 고갈 문제 발생
• IPv6: 확장된 IP 주소. 128bit로 구성. 아직은 IPv4를 사용중

네트워크 인터페이스를 묶는다

• 주요 운영체제에서는 네트워크 인터페이스를 묶어서 사용 가능
• 여러 개의 네트워크 인터페이스에 같은 IP 주소나 MAC 주소를 부여하여 Active-Active 혹은 Active-Standby 구성으로 통신하도록 설정하는 구조
• 내장애성 향상, 사용 가능 대역 증가 효과
• 운영체제별 사용 용어 상이. 리눅스에서는 Bonding, 여러 NIC 업체에서는 Teaming, 네트워크 기능에서는 Link Aggregation, 시스코 시스템즈에서는 EtherChannel, 얼라이드 텔레시스에서는 Port Tranking이라는 용어를 사용

인터넷 연결

• 인터넷 연결을 위해 라우터 혹은 L3 스위치가 외부 네트워크 회선에 연결되어야 함
• 자사에서 ISP 회선을 끌어오거나 데이터센터가 제공하는 네트워크 서비스를 이용해 코어 스위치와 데이터센터의 스위치 연결 등

네트워크 케이블

LAN 케이블

• UTP 케이블, 트위스트 페어 케이블, 이더넷 케이블 등으로도 불림
• 용도와 비용에 따라 사용할 LAN 케이블을 결정
• 실제로는 종류에 따른 통신 품질 차이가 별로 없음

광파이버 케이블

• 기가비이트 네트워크에서 사용
• 멀티모드 파이버: 전송 거리가 짧고 값이 쌈
• 싱글모드 파이버: 전송 거리가 길고 값이 비쌈
• 광케이블에서는 광 신호로 전달되지만, 네트워크 장비 내부에서는 전기 신호로 전달되므로 변환을 위한 트랜시버 사용 필요