네트워크(Network)는 노드(Node)와 링크(Link)가 서로 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 집합
네트워크란 여러 장치들이 서로 연결되어 데이터를 주고받으며 리소스를 공유하는 구조를 의미한다. 이러한 네트워크는 노드(Node)와 링크(Link)로 구성되어 있다.
- 노드(Node) : 서버, 라우터, 스위치 등의 네트워크 장치
각 노드는 데이터를 주고받는 역할을 하며 네트워크 안에서 자원을 공유하거나 정보를 교환한다. - 링크(Link) : 유선 또는 무선
유선 링크는 케이블, 광섬유 등을 통해 노드를 연결하며, 무선 링크는 Wi-Fi, 블루투스 등 전파를 이용해 노드를 연결한다.
1. 처리량(throughput)과 지연 시간(latency)
네트워크를 구축할 때는 '좋은' 네트워크로 만드는 것이 중요하다. 여기서 말하는 "좋은 네트워크"란 많은 처리량(처리량⬆️)을 처리할 수 있으며 짧은 지연 시간(지연 시간⬇️), 적은 장애 빈도(장애 빈도⬇️), 좋은 보안(보안⬆️)을 갖춘 네트워크를 의미한다.
1-1. 처리량(throughput)
처리량(Throughput) : 링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양, 처리한 트랙픽의 양
- "많은 트랙픽을 처리한다. = 많은 처리량을 가진다."를 의미한다.
- 단위로는 bps(bits per second) : 초당 전송 또는 수신되는 비트 수
처리량은 사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받는다.
📢트래픽 : 특정 시점에 링크 내에 '흐르는' 데이터의 양
Ex) 서버에 저장된 파일(문서, 이미지, 동영상 등)을 클라이언트(사용자)가 다운로드할 때 발생되는 데이터의 누적량
트래픽과 처리량의 차이점은?🤔
- 트래픽이 많아졌다 : 흐르는 데이터가 많아졌다.
- 처리량이 많아졌다 : 처리되는 트래픽이 많아졌다.
1-2. 지연 시간(latency)
지연시간(latency) : 요청이 처리되는 시간, 어떤 메세지가 두 장치 사이를 왕복하는데 걸린 시간
지연 시간은 매체 타입(무선, 유선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받는다.
패킷(Packet)과 라우터(Router)는?🤔
- 패킷은 네트워크를 통해 전송되는 데이터의 작은 조각
- 라우터는 여러 네트워크 간을 연결하고 패킷을 전달하는 장치
2. 네트워크 토폴로지(Network topology)와 병목 현상(BottleNeck)
2-1. 네트워크 토폴로지(Network topology)의 종류
2-1-1. 트리(Tree) 토폴로지
트리 토폴로지란 계층형 토폴로지, 트리 형태로 배치한 네트워크 구성
- 노드의 추가, 삭제가 쉽지만 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있다.
2-1-2. 버스(Bus) 토폴로지
버스 토폴로지란 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성
- 근거리 통신망(LAN)에서 사용된다.
- 설치 비용이 적고 신뢰성이 좋다. 또한, 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거사 삭제하기가 쉽다.
- 하지만 스푸핑이 발생할 수 있다.
스푸핑(Spoofing)이란?🤔
스푸핑(Spoofing)은 LAN상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것
- 스푸핑을 적용하면 올바르게 수신부로 가야 할 패킷이 악의적인 노드에 전달되게 된다.
2-1-3. 스타(Star) 토폴로지
스타(Start) 토폴로지는 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성
- 노드를 추가하거나 에러를 탐지하기가 쉽고 패킷의 충돌 발생 가능성이 적다.
- 어떤 노드에 장애가 발생해도 쉽게 에러를 발견할 수 있으며 장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적다.
- 중앙 노드에 장애가 발생하게 될 경우 전체 네트워크를 사용할 수 없다는 점과 설치 비용이 고가라는 점이 존재한다.
2-1-4. 링형(Ring) 토폴로지
링형 토폴로지는 각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 네트워크 구성
- 데이터는 노드에서 노드로 이동을 하게 된다. 또한, 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷을 처리한다.
- 노드 수가 증가되어도 네트워크 상의 손실이 거의 없고 충돌이 발생되는 가능성이 적다.
- 노드의 고장 발견을 쉽게 찾을 수 있지만 네트워크 구성 변경이 어렵다는 점과 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 끼친다는 점이 존재한다.
2-1-5. 메시(Mesh) 토폴로지
메시 토폴로지는 망형 토폴로지라고도 하며 그물망처럼 연결되어있는 네트워크 구성
- 한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 개의 경로가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있으며 트래픽도 분산 처리가 가능하다.
- 노드의 추가가 어렵고 구축 비용과 운용 비용이 고가인 단점이 존재한다.
2-2. 병목 현상(BottleNeck)
병목 현상(BottleNeck)은 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상
- 병목 현상을 해결하기 위해서는 네트워크가 어떤 토폴로지를 갖는지, 어떠한 경로로 이루어져 있는지 알아야 한다.
3. 네트워크 분류
3-1. LAN(Local Area Network)
LAN이란 근거리 통신망
- 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간에서 운영된다.
- 전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않는다.
3-2. MAN(Metropolitan Area Network)
MAN이란 대도시 지역 네트워크
- 도시 같은 넓은 지역에서 운영된다.
- 전송 속도는 평균이며 LAN보다는 더 많이 혼잡하다.
3-3. WAN(Wide Area Network)
WAN이란 광역 네트워크
- 국가 또는 대륙 같은 더 넓은 지역에서 운영된다.
- 전송 속도는 낮으며 MAN보다 더 혼잡하다.
4. 네트워크 성능 분석 명령어
애플리케이션 코드상에서 문제가 없는데 사용자가 서비스로부터 데이터를 가져오지 못하는 상황이 발생되기도 한다. 이러한 경우는 네트워크 병목 현상이 발생한 경우일 수도 있는데 네트워크 병목 현상의 주된 원인에 대해 먼저 알아보자!
네트워크 병목 현상의 원인
- 네트워크 대역폭
- 네트워크 토폴로지
- 서버 CPU, 메모리 사용량
- 비효율적인 네트워크 구성
네트워크 관련된 테스트와 네트워크와 무관한 테스트를 통해서 '네트워크로부터 발생한 문제점'인 것을 확인한 후 네트워크 성능 분석을 진행하여야 한다. 네트워크 성능 분석에 사용되는 명령어들에 대하여 알아보도록 하자!
4-1. Ping(Packet INernet Groper)
Ping은 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크키의 패킷을 전송하는 명령어
- Ping 명령어를 통해 해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지의 시간 등을 알 수 있다.
- 해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되어 있는지 확인이 가능하다.
Ping은 TCP/IP 프로토콜 중에 ICMP 프로토콜을 통해 동작하며, ICMP를 지원하지 않는 기기를 대상으로는 실행할 수 없고 네트워크 정책 상 ICMP나 traceroute를 차단하는 대상일 경우 ping 테스트가 불가능하다.
ping [IP주소 또는 도메인 주소]로 실행한다.
4-2. netstat
netstat는 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는데 사용되는 명령어
- 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등 리스트를 보여준다.
- 서비스의 포트가 열려있는지 확인하는 용도로 많이 쓰인다.
4-3. nslookup
nslookup은 DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 사용되는 명령어
- 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해서 사용한다.
4-4. tracert(traceroute)
tracert(traceroute)는 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어
- 목적지 노드까지 구간들 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는 등을 확인하기 위해서 사용한다.
1-5. 네트워크 프로토콜 표준화
네트워크 프로토콜은 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스
- IEEE 또는 IETF라는 표준화 단체가 네트워크 프로토콜을 정한다.
