2.3 네트워크 기기

2.3.1 네트워크 기기의 처리 범위

• 네트워크 기기는 계층별로 처리 범위를 나눌 수 있음
• 상위 계층을 처리하는 기기는 하위 계층 처리 가능 → But, 반대는 불가
  • 애플리케이션 계층 : L7 스위치
  • 인터넷 계층 : 라우터, L3 스위치
  • 데이터 링크 계층 : L2 스위치, 브리지
  • 물리 계층 : NIC, 리피터, AP

2.3.2 애플리케이션 계층을 처리하는 기기

스위치 : 여러 장비를 연결하고 데이터 통신을 중재하며 목적지가 연결된 포트로만 전기 신호를 보내 데이터를 전송하는 통신 네트워크 장비

1. L7 스위치 (로드밸런서)

• 서버의 부하를 분산하는 기기
• 클라이언트로부터 오는 요청들을 뒤쪽의 여러 서버로 나누는 역할 → 시스템이 처리할 수 있는 트래픽 증가를 목표로 함
  
• URL, 서버, 캐시, 쿠키들을 기반으로 트래픽을 분산
• 바이러스, 불필요한 외부 데이터 등을 걸러내는 필터링 기능 또한 가지고 있음
• 응용 프로그램 수준의 트래픽 모니터링도 가능
• 만약 장애가 발생한 서버가 있다면 이를 트래픽 분산 대상에서 제외해야 하는데, 이는 정기적으로 헬스 체크를 이용하여 감시하면서 이루어짐

L4 스위치와 L7 스위치 차이

로드밸런서로는 L7 스위치뿐만 아니라 L4 스위치도 있음

L4 스위치

• 전송 계층을 처리하는 기기
• 스트리밍 관련 서비스에서는 사용할 수 없음
• 메시지를 기반으로 인식하지 못함
• IP와 포트를 기반으로(특히 포트를 기반으로) 트래픽을 분산함

L7 로드밸런서

• IP, 포트 외에도 URL, HTTP 헤더, 쿠키 등을 기반으로 트래픽을 분산함

→ 클라우드 서비스(AWS)에서

L7 스위치를 이용한 로드밸런싱은 ALB(Application Load Balancer) 컴포넌트로 함

L4 스위치를 이용한 로드밸런싱은 NLB(Network Load Balancer) 컴포넌트로 함

헬스 체크

: 전송 주기와 재전송 횟수 등을 설정한 이후 반복적으로 서버에 요청을 보내는 것

→ L4 스위치, L7 스위치 모두 헬스 체크를 통해 정상/비정상 서버 판별

• 요청 횟수 : 서버에 부하가 되지 않을 만큼만 요청
• TCP, HTTP 등 다양한 방법으로 요청 → 요청이 정상적으로 이루어졌으면 정상적인 서버

로드밸런서를 이용한 서버 이중화

로드밸런서의 대표적인 기능 : 서버 이중화

• 로드밸런서는 2대 이상의 서버를 기반으로 가상 IP를 제공하고 이를 기반으로 안정적인 서비스 제공

2.3.3 인터넷 계층을 처리하는 기기

1. 라우터

   : 여러 개의 네트워크를 연결, 분할, 구분시켜주는 역할

   “다른 네트워크에 존재하는 장치끼리 서로 데이터를 주고받을 때 패킷 소모를 최소화하고 경로를 최적화하여 최소 경로로 패킷을 포워딩”하는 라우팅을 하는 장비

   • 소프트웨어 기반의 라우팅과 하드웨어 기반의 라우팅 하는 것을 나눠짐

2. L3 스위치

   : L2 스위치의 기능과 라우팅 기능을 갖춘 장비

   L3 스위치 == 라우터

   • 하드웨어 기반의 라우팅을 담당하는 장치 : L3 스위치

2.3.4 데이터 링크 계층을 처리하는 기기

1. L2 스위치

   : 장치들의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블을 통해 관리

   연결된 장치로부터 패킷이 왔을 때 패킷 전송을 담당

   • 패킷의 MAC 주소를 읽어 스위칭하는 역할
     • IP 주소를 이해하지 못해 IP 주소 기반의 라우팅은 불가
   • 목적지가 MAC 주소 테이블에 없다면 전체 포트에 전달하고 MAC 주소 테이블의 주소는 일정 시간 이후 삭제하는 기능 존재

2. 브리지

   : 두 개의 근거리 통신망(LAN)을 상호 접속할 수 있도록 하는 통신망 연결 장치

   포트와 포트 사이의 다리 역할을 하며 장치에서 받아온 MAC 주소를 MAC 주소 테이블로 관리

   → 통신망 범위를 확장하고 서로 다른 LAN 등으로 이루어진 ‘하나의’ 통신망 구축할 때 사용

   

2.3.5 물리 계층을 처리하는 기기

1. NIC (Network Interface Card)

   : 네트워크와 빠른 속도로 데이터를 송수신할 수 있도록 컴퓨터 내에 설치하는 확장 카드

   • LAN 카드라고 하는 NIC는 2대 이상의 컴퓨터 네트워크를 구성하는 데 사용
   • 각 LAN 카드에는 각각을 구분하기 위한 고유의 식별번호인 MAC 주소 존재

2. 리피터

   : 들어오는 약해진 신호 정도를 증폭하여 다른 쪽으로 전달하는 장치

   → 패킷이 더 멀리 갈 수 있음 (광케이블의 보급에 따라 현재는 잘 쓰이지 않음)

3. AP (Access Point)

   : 패킷을 복사하는 기기

   • AP에 유선 LAN을 연결한 후 다른 장치에서 무선 LAN 기술(와이파이)을 사용하여 무선 네트워크 연결 가능

추가개념

게이트 웨이

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• OSI 모델이 모든 계층을 포함하여 동작하는 장비
• 두 개의 완전히 다른 네트워크 사이의 데이터 형식을 변환하는 장치 → 프로토콜 구조가 다른 네트워크 환경들을 연결할 수 있는 기능 제공
  
• 단점 :
  • 비싸고 사용법이 어려움
  • 여러 계층의 프로토콜 변환 기능을 수행함으로 네트워크 내 병목 현상을 일으키는 지점