네트워크란?

노드와 링크가 서로 연결되어 있거나 연결되어 있지 않은 집합체

• 노드 : 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치
• 링크 : 유선 또는 무선

1.처리량과 지연시간

'좋은' 네크워트란?

• 많은 처리량을 처리 가능
• 지연 시간이 짧고
• 장애 빈도가 적으며
• 좋은 보안을 갖춘 네트워크

처리량(throughput)

• 링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터양
• 단위: bps(bits per second)
  " 초당 전송 또는 수신되는 비트 수 "

영향 받는 조건들

• 사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽
• 네트워크 장치 간의 대역폭
• 네트워크 중간에 발생하는 에러
• 장치의 하드웨어 스펙

cf. 대역폭 : 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수

지연시간

• 요청이 처리되는 시간
• 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는데 걸린 시간
• 매체타입(무선, 유선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받는다

2.네트워크 토폴로지와 병목 현상

네트워크 토폴로지

• 네트워크의 구조
• 네트워크를 설계할 때 고려
• 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태

cf. 패킷

• 정의 : 컴퓨터 네트워크가 전달하는 데이터의 형식화된 블록이다.
• 구성 : 제어 정보 + 사용자 데이터
• 패킷을 지원하지 않는 컴퓨터 통신 연결은 단순히 바이트, 문자열, 비트를 독립적으로 연속하여 데이터를 전송한다.
• 사용 이유 : 데이터가 패킷으로 형식이 바뀔 때, 네트워크는 장문 메시지를 더 효과적이고 신뢰성 있게 보낼 수 있다.

트리 토폴로지

• 계층형 토폴로지
• 트리 형태로 배치한 네트워크 구성
• 노드의 추가, 삭제가 쉽다
• 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있다

버스 토폴로지

• 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성
• 근거리 통신망(LAN)에서 사용
• 장점
  - 설치 비용이 적다
  • 신뢰성이 우수하다
    - 중앙 통신 회선에 노드 추가, 삭제 쉽다
• 단점
  - 스푸핑이 가능하다

cf. 스푸핑?

• 스위칭 기능 : LAN상에서 송신부(전송자)의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트(수신자가 아닌 기기)에 가지 않도록 한다
• 스푸핑 : 스위칭 기능을 마비시키거나 속여셔 악의적인 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것
  -> 발신자 - 수신자 사이에 끼어들어 메시지 뺏어가는 거

스타 토폴로지

• 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성
• 장점
  - 노드 추가, 에러 탐지에 용이
  - 패킷 충돌 발생 가능성이 적다
  - 어떠한 노드에 장애가 발생해도 쉽게 에러를 발견할 수 있다
  - 장애 노드가 중앙 노드가 아니면 다른 노드에 영향을 적게 준다
• 단점
  - 하지만 중앙 노드에 장애 발생 시 전체 네트워크 사용 불가
  - 설치 비용 고가

링형 토폴로지

• 각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망구성 방식
  
• 데이터는 노드에서 노드로 이동
• 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷 처리
• 장점
  - 노드 수가 증가되어도 네트워크 상의 손실이 거의 없다
  - 충돌이 발생되는 가능성이 적고 노드의 고장 발견을 쉽게 찾을 수 있다
• 단점
  - 네트워크 구성 변경이 어렵고
  • 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크 영향에 크게 끼치는 단점

메시 토폴로지

• 망형 토폴로지

• 그물망처럼 연결되어 있는 구조

• 장점
  - 한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 개의 경로가 존재하므로
  - 네트워크 계속 사용 가능
  - 트래픽도 분산 처리 가능

• 단점
  - 노드의 추가가 어렵고

  • 구축 비용과 운용 비용이 고가

병목 현상

• 병목 현상

• 토폴로지가 중요한 이유는 병목 현상을 찾을 때 주요한 기준이 되기 때문
  ex. 대역폭이 작으면 지연 시간 길게 발생
  ex. 서버와 서버 간 그리고 게이트웨이로 이어지는 회선을 추가해서 병목 현상 해결

어떤 토폴로지를 갖는지, 어떤 경로로 이루어져 있는지 알아야 병목 현산을 올바르게 해결할 수 있다

cf. 병목 현상
: 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상
ex. 병의 몸통보다 병의 목 부분 내부 지름이 좁아서 물이 상대적으로 천천히 쏟아지는 것
ex. 서비스에서 이벤트를 열었을 때 트래픽이 많이 생기고 그 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병목 현상이 생겨 사용자는 웹 사이트로 들어가지 못한다

3.네트워크 분류

• 규모를 기반으로 분류할 수 있다

• LAN : 사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모
• MAN : 서울시 등 시 정도의 규모
• WAN : 세계 규모

LAN(Local Area Network)

• 근거리 통신망
• 같은 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간
• 전송 속도가 빠르다
• 혼잡하지 않다

MAN(Metropolitan Area Network)

• 대도시 지역 네트워크
• 도시 같은 넓은 지역
• 전송 속도 평균
• LAN보다 혼잡

WAN(Wide Area Network)

• 광역 네트워크
• 국가 또는 대륙 같은 더 넓은 지역
• 전송 속도 낮음
• MAN보다 더 혼잡

4.네트워크 성능 분석 명령어

• 네트워크 병목 현상
  : 애플리케이션 코드 상에는 전혀 문제가 없는데,
  사용자가 서비스로부터 데이터를 가져오지 못하는 상황
  

병목 현상의 주된 원인

-네트워크 대역폭

• 네트워크 토폴로지
• 서버 CPU, 메모리 사용량
• 비효율적인 네트워크 구성

테스트 방법

• 네트워크 관련 테스트와 네트워크와 무관한 테스트 : '네트워크로부터 발생한 문제점'인지 확인
• 네트워크 성능 분석

ping(Packet INternet Groper)

• 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드(받는 쪽)를 향해 일정 크기의 패킷 전송하는 명령어

아래 확인 가능

• 해당 노드의 패킷 수신 상태

• 도달하기까지 시간

• 해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되어 있는지

  ping 동작 조건

• TCP/IP 프로토콜 중에 ICMP 프로토콜을 통해 동작한다

• 이 때문에 ICMP 프로토콜을 지원하지 않는 기기를 대상으로 실행할 수 없다

• 네트워크 정책상 ICMP나 traceroute를 차단하는 대상의 경우 Ping 테스팅은 불가능

명령어 사용 방법

• ping [IP 주소 또는 도메인 주소]

ex. ping www.google.com -n 12 
//-n 12 : 12번의 패킷을 보내고 12번의 패킷을 받는 모습을 볼 수 있다

cf. ICMP

두 번째 네트워크 레벨 프로토콜은 인터넷 제어 메시지 프로토콜(ICMP)입니다. ICMP는 모든 IP 구현의 필수 부분입니다. ICMP는 오류를 처리하고 IP 메시지를 제어합니다. 이 프로토콜은 사용하여 게이트웨이와 호스트는 패킷을 전송하는 시스템에 문제점 보고서를 전송할 수 있습니다.

netstat

• 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는데 사용된다
• 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등 리스트를 보여준다
• 주로 서비스의 포트가 열려 있는지 확인할 때 쓴다

nslookup

• DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 쓰는 명령어
• 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용

tracert

• 윈도우 : tracert, 리눅스 : traceroute
• 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어
• 목적지 노드까지 구간들 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 등 확인 가능

ex. tracert www.google.com 
//구글 사이트에 도달하기까지의 경로 추적하는 모습 

이외에도 ftp를 통해 대형 파일을 전송하여 테스팅하거나 tcpdump를 통해 노드로 오고가는 패킷을 캡처하는 등의 명령어가 있다. 네트워크 분석 프로그램으로는 wires, hark, netmon이 있다

5.네트워크 프로토콜 표준화

• 네트워크 프로토콜?
  : 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스
  기업이나 개인이 발표해서 정하는 것이 아니라 IEEE 또는 IETF라는 표준화 단체가 이를 정한다

IEEE802.3은 유선 LAN 프로토콜
유선으로 LAN을 구축할 때 쓰이는 프로토콜
이를 통해 만든 기업이 다른 장치라도 서로 데이터를 수신할 수 있다

웹을 접속할 때 쓰이는 HTTP가 있다
'서로 약속된' 인터페이스인 HTTP라는 프로토콜을 통해 노드들은 웹 서비스를 기반으로 데이터를 주고 받을 수 있다