1. 네트워크 기기의 처리 범위

네트워크 기기는 계층별로 처리 범위를 나눌 수 있다. 물리 계층을 처리할 수 있는 기기와 데이터 링크 계층을 처리할 수 있는 기기 등이 존재한다. 또한, 상위 계층을 처리하는 기기는 하위 계층을 처리할 수 있지만 반대로는 불가능하다!

계층별 네트워크 기기📡

• 애플리케이션 계층 : L7 스위치
• 인터넷 계층 : L3 스위치
• 데이터 링크 계층 : L2 스위치, 브리지
• 물리 계층 : NIC, 리피터, AP

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

2. 애플리케이션 계층을 처리하는 기기

2-1. L7 스위치

L7 스위치는 로드밸런서라고 하며, 서버의 부하를 분산하는 기기

• 클라이언트로부터 오는 요청들을 뒤쪽의 여러 서버로 나누는 역할을 수행한다.
• 시스템이 처리할 수 있는 트래픽 증가를 목표로 한다.
• URL, 서버, 캐시, 쿠키들을 기반으로 트래픽을 분산한다.
• 바이러스, 불필요한 외부 데이터 등을 걸러내는 필터링 기능을 가지고 있다.
• 응용 프로그램 수준의 트래픽 모니터링이 가능하다.

장애가 발생한 서버가 있다면 이를 트래픽 분산 대상에서 제외해야 하는데 정기적으로 헬스 체크(Health Check)을 이용하여 감시하면서 이루어진다.

L4 스위치와 L7 스위치 차이점은?🤔

L4 스위치는 전송 계층을 처리하는 기기로 스트리밍 관련 서비스에서는 사용할 수 없다. 또한, 메시지를 기반으로 인식하지 못하고 IP와 포트를 기반으로 트래픽을 분산한다. (특히 포트를 기반으로 한다.)

L7 스위치는 IP, 포트 외에도 URL, HTTP 헤더, 쿠키 등을 기반으로 트래픽을 분산한다.

L7 스위치를 이용한 로드밸런싱을 ALB(Application Load Balancer) 컴포넌트라고 하며, L4 스위치를 이용한 로드밸런싱을 NLB(Network Load Balancer) 컴포넌트라고 한다.

헬스 체크(Health Check)

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

L4 스위치 또는 L7 스위치는 헬스 체크를 통해 정상적인 서버와 비정상적인 서버를 판별한다.

서버에 부하가 되지 않을 만큼 요청 횟수가 적절하게 이루어져야 하며 TCP, HTTP 등 다양한 방법으로 요청을 보내며 이 요청이 정상적으로 이루어졌다면 정상적인 서버로 판별한다.

로드밸런서를 이용한 서버 이중화

로드밸런서는 대표적으로 서버 이중화의 기능으로 사용한다. 만약 에러가 발생하여 서버 1대가 종료되더라도 서비스가 안정적으로 운용하도록 2대 이상의 서버를 필수적으로 둘 때 사용한다.

로드밸런서는 2대 시앙의 서버를 기반으로 가상 IP를 제공하고 이를 기반으로 안정적인 서비스를 제공한다.

3. 인터넷 계층을 처리하는 기기

3-1. 라우터

다른 네트워크에 존재하는 장치끼리 서로 데이터를 주고받을 때 패킷 소모를 최소화하고 경로를 최적화하여 최소 경로로 패킷을 포워딩하는 '라우팅'을 수행하는 장비

• 여러 개의 네트워크를 연결, 분할, 구분시켜주는 역할을 한다.

📢라우터는 소프트웨어 기반의 라우팅을 하는 장치과 하드웨어 기반의 라우팅을 하는 장치로 구분된다.

3-2. L3 스위치

L2 스위치의 기능 + 라우팅 기능을 갖춘 장비

• L3 스위치 = '라우터' 라고 한다.
• 하드웨어 기반의 라우팅을 담당하는 장치이다.

4. 데이터 링크 계층을 처리하는 기기

4-1. L2 스위치

장치들의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블을 통해 관리하며 연결된 장치로 부터 패킷이 왔을 때 패킷 전송을 담당

• IP 주소를 이해하지 못하기 때문에 IP 주소를 기반으로 라우팅이 불가능하다.
• 패킷의 MAC 주소를 읽어 스위칭하는 역할을 한다.
• 목적지가 MAC 주소 테이블에 없다면 전체 포트에 전달하고 MAC 주소 테이블의 주소는 일정 시간 이후 삭제하는 기능이 있다.

4-2 브리지(Bridge)

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 관리한다.
• 통신망 범위를 확장하고 서로 다른 LAN 등으로 이루어진 '하나의' 통신망을 구축할 때 사용한다.

5. 물리 계층을 처리하는 기기

5-1. NIC(Network Interface Card)

2대 이상의 컴퓨터 네트워클르 구성하는데 사용하며 네트워크과 빠른 속도로 데이터를 송수인할 수 있도록 컴퓨터 내 설치하는 확장 카드

• LAN 카드라고 하는 네트워크 인터페이스 카드이다.
• 각각의 LAN 카드에는 주민등록번호처럼 각각의 구분하기 위한 고유의 식별번호(=MAC 주소)가 존재한다.

5-2. 리피터(Repeater)

약해진 신호 정도를 증폭하여 다른 쪽으로 전달하는 장치

• 패킷을 더 멀리 갈 수 있게 해준다. 하지만 현대에는 광케이블이 보급됨에 따라 잘 쓰이지 않는 장치이다.

5-3. AP(Access Point)

패킷을 복사하는 기기

• 유선 LAN을 연결한 후 다른 장치에서 무선 LAN 기술(와이파이 등)을 사용하여 무선 네트워크 연결을 할 수 있도록 기능을 제공하는 장치이다.