AWS를 하면서도 많이 볼 수 있는 라우터, 로드밸런서와 같이 네트워크 기기와 같은 개념들도 알아보자.
네트워크 기기
네트워크 기기의 처리 범위
- 애플리케이션 계층 : L7 스위치
- 인터넷 계층 : 라우터, L3 스위치
- 데이터 링크 계층 : L2 스위치, 브릿지
- 물리 계층 : NIC, 리피터, AP
애플리케이션 계층을 처리하는 기기부터 보자.
애플리케이션 계층 처리 기기
L7 스위치
스위치 : 여러 장비를 연결하고 데이터 통신을 중재하며 목적지가 연결된 포트로만 전기 신호를 보내 데이터를 전송하는 통신 네트워크 장비
L7 스위치는 로드밸런서 라고도 한다. 서버의 부하를 분산하는 기기로, 클라이언트로부터 오는 요청들을 분산시켜 여러 서버로 보내는 역할을 한다.
목표 : 시스템이 처리할 수 있는 트래픽 증가
- URL, 서버, 캐시, 쿠키들을 기반으로 트래픽을 분산한다.
- 바이러스나 불필요한 외부 데이터 등을 걸러내는 필터링 기능도 한다.
- 응용 프로그램 수준의 트래픽 모니터링도 가능
장애가 발생한 서버가 있는 경우에는 트래픽 분산 대상에서 제외해야 하는데, 정기적인 헬스 체크 (Health Check)를 이용해 감시하면서 이뤄진다.
전송 계층 처리 기기
L4 스위치
로드밸런서의 특징인 트래픽 분산 등을 할 수 있습니다. 패킷의 IP주소와 Port번호를 참고해서 적절히 트래픽분산을 할 수 있다.
또한 전송계층의 TCP, UDP 등의 헤더를 기반으로 우선순위를 판단해서 분산이 가능합니다.
L7스위치와 똑같이 헬스체크가 가능합니다.
L4 스위치와 L7 스위치의 차이
로드밸런서로는 위 2가지가 있는데, L4 스위치는 전송 계층을 처리하는 기기로 스트리밍 관련 서비스에서는 사용할 수 없다. 그리고 메시지 기반이 아닌 IP와 포트를 기반으로 (주로 포트 기반) 트래픽을 분산한다.
L7 스위치는 IP, 포트 외 URL, HTTP, 헤더, 쿠키 등을 기반으로 트래픽을 분산한다.
처음에 말했던 것처럼 AWS와 같은 클라우드 서비스에서는 L7 스위치를 이용한 로드밸런싱은 ALB (Application Load Balancer) 컴포넌트
L4 스위치를 이용한 로드밸런싱은 NLB (Network Load Balancer) 컴포넌트
트래픽 분산이기 때문에 로드밸런서를 운용하기 위해서는 2대 이상의 서버가 필수적이다.
에러가 발생해 서버 1대가 다운돼도 서비스는 안정적으로 운용돼야 하기 때문이다.
인터넷 계층을 처리하는 기기
라우터
라우터는 여러 개의 네트워크를 연결, 분할, 구분하는 역할이다.
라우팅 : 하나 이상의 네트워크에서 경로를 선택하는 프로세스
다른 네트워크에 존재하는 장치끼리 서로 데이터를 주고 받을 때 패킷 소모를 최소화, 경로를 최적화 해서 최소 경로로 패킷을 Forwarding 하는 라우팅을 하는 장비이다.
L3 스위치
L2 스위치의 기능 + 라우팅 기능을 갖춘 장비를 말하는데, 데이터 링크 계층 기기를 설명할 때 L2 스위치 기능을 작성하겠다.
라우팅 테이블을 참조해서 IP 패킷에 IP 주소를 담아보낸다.
그래서 L3 스위치는 라우터라고 해도 무방하다.
라우터는 소프트웨어 기반의 라우팅하는 것과 하드웨어 기반의 라우팅하는 것으로 나눠진다면,
하드웨어 기반의 라우팅을 하는 것이 L3 스위치 담당이다.
TCP계층에서는 데이터 링크 계층 + 물리 계층 = 링크계층 이라고 했지만
네트워크 개념으로 다룰 때는 나눌 수 있다.
링크 계층
- 데이터 링크 계층은
이더넷 프레임을 통해 에러 확인, 흐름 제어, 접근 제어를 담당하는 계층을 말한다. - 물리 계층은 무선 LAN과 유선 LAN을 통해 0과 1로 이루어진 데이터를 보내는 계층을 말한다.
데이터 링크 계층을 처리하는 기기
L2 스위치
장치들의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블을 통해 관리하며, 인터넷계층에서 받은 패킷을 기반으로 이더넷프레임을 만들어 목적지 MAC주소로 패킷을 보내주는 역할
-> 즉, 연결된 장치로부터 패킷이 왔을 때 패킷 전송을 담당한다.
L3 스위치는 라우팅 테이블을 참조해서 IP 패킷에 IP 주소를 담아보낸다고 위에 작성했었다.
L2 스위치는 Mac 주소 테이블을 참조해서 Mac 주소를 담당하여 이더넷
IP 주소는 이해 불가능하기 때문에 IP 주소 기반 라우팅은 불가능하다.
패킷의 MAC 주소를 읽어 스위칭하는 역할만 한다.
만약에 MAC 주소 테이블이 없다면 -> 전체 포트에 전달 후 MAC 주소 테이블의 주소는 일정 시간 이후 삭제하는 기능도 있다.
브릿지 (Bridge)
2개의 근거리 통신망인 LAN을 상호 접속할 수 있도록 하는 통신망 연결 장치로 통신망의 범위를 확장하고 서로다른 LAN을 기반으로 하나의 통신망을 구축할 때 쓰인다.
포트와 포트 사이의 다리 역할을 하고, 장치에서 받아온 MAC 주소를 MAC 주소 테이블로 관리한다.
물리 계층을 처리하는 기기
NIC
LAN 카드라고 하는 NIC (네트워크 인터페이스 카드) 는 2대 이상의 컴퓨터 네트워크를 구성하는 데 사용한다.
네트워크와 빠른 속도로 데이터를 송수신할 수 있도록 컴퓨터 내에 설치하는 확장 카드다.
각각 LAN 카드에는 주민등록번호와 같은 고유의 식별번호인 MAC 주소가 있다.
리피터 (repeater)
들어오는 약해진 신호 정도를 증폭해 다른 쪽으로 전달하는 장치를 말한다.
신호를 증폭하기에 패킷이 더 멀리 갈 수 있다.
광케이블이 보급되면서는 잘 쓰이지 않는 장치다.
AP (Access Point)
패킷을 복사하는 기기로 유선 LAN을 연결한 후 다른 장치에서 무선 LAN 기술 (와이파이) 을 사용해 무선 네트워크 연결을 할 수 있다.
