🌐 네트워크의 기초

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• 네트워크

  • 컴퓨터 등의 장치들이 통신 기술을 이용하여 구축하는 연결망
  • 노드(Node)와 링크(Link)가 서로 연결되어 있거나 연결되어 있지 않은 집합체

• 노드

  • 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치

• 링크

  • 유선 또는 무선

⏳ 처리량과 지연시간

👍🏻 "좋은" 네트워크란?

많은 처리량을 처리할 수 있으며 지연 시간이 짧고 장애 빈도가 적으며 좋은 보안을 갖춘 네트워크

📊 처리량(Throughput)

링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터양

• 단위 : bps(Bits per second)
  -> 1초당 몇 비트가 전송/수신 되는가?

처리량에 영향을 주는 것

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

• 대역폭
  • 주어진 시간동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수

⏱️ 지연 시간(Latency)

요청이 처리되는 시간.
-> 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간

지연 시간에 영향을 주는 것

• 매체 타입(무선, 유선)
• 패킷 크기
• 라우터의 패킷 처리 시간

🧱 네트워크 토폴로지와 병목 현상

🧩 네트워크 토폴로지(Network Topology)

노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식, 연결 형태
-> 네트워크의 구조.

트리(Tree) 토폴로지

계층형 토폴로지. 트리 형태로 배치한 네트워크 구성

장점

• 노드의 추가, 삭제가 쉬움.

단점

• 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있음.

버스(Bus) 토폴로지

중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성

• 근거리 통신망(LAN)에서 사용.
  

장점

• 설치 비용이 적고 신뢰성이 우수함.
  -> 신뢰성 : 단말에서 문제가 발생하더라도 서비스가 지속되도록 하는 것.
• 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉬움.

단점

• 스푸핑이 가능

• 스푸핑

  • LAN상에서 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것
    -> 올바르게 수신부로 가야할 패킷을 악의적인 노드로 오도록 가로채는 것.
    

• 스위칭

  • LAN상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에게 가지 않도록 하는 기능

스타(Start, 성형) 토폴로지

중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성

장점

• 노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉬움.
• 패킷 충돌 발생 가능성이 적음.
• 어떤 노드에서 장애가 발생했는지 찾기 쉬움.
• 장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적음.

단점

• 중앙 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크를 사용할 수 없음.
• 설치 비용이 고가임.

링(Ring)형 토폴로지

각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 네트워크 구성

장점

• 노드 수가 증가되어도 네트워크상의 손실이 거의 없음.
• 충돌이 발생할 가능성이 적음.
• 노드의 고장 발견을 쉽게 찾을 수 있음.

단점

• 네트워크 구성 변경이 어려움.
• 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 크게 끼침.

메시(Mesh) 토폴로지

망형 토폴로지. 그물망처럼 연결되어 있는 네트워크 구성

장점

• 한 단말 장치에 장애가 발생해도 네트워크를 계속 사용할 수 있음.
• 트래픽 분산 처리가 가능함.

단점

• 노드의 추가가 어려움.
• 구축 비용과 운용 비용이 고가임.

🍾 병목(Bottleneck) 현상

전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상

• 서비스에서 이벤트를 열었을 때 많이 생기는 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병목 현상 발생.
  -> 사용자가 웹 사이트로 들어갈 수 없음.

• 토폴로지는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 됨.
  -> 네트워크가 어떤 토폴로지를 갖고있는지, 어떠한 경로로 이루어져 있는지를 알아야 병목 현상을 해결할 수 있음.

네트워크 병목 현상의 주요 원인

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

📚 네트워크 분류

네트워크는 규모를 기반으로 분류할 수 있음.

LAN(Local Area Network)

근거리 통신망. 같은 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간에서 운영

특징

• 전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않음.

MAN(Metropolitan Area Network)

대도시 지역 네트워크. 도시 같은 넓은 지역에서 운영

특징

• 전송 속도는 평균이며 LAN 보다는 혼잡함.

WAN(Wide Area Network)

광역 네트워크. 국가 또는 대륙 같은 더 넓은 지역에서 운영.

특징

• 전송 속도는 낮으며 MAN 보다 더 혼잡함.

🧑🏻‍💻 네트워크 성능 분석 명령어

병목현상이 발생하면 네트워크 관련 테스트와 네트워크와 무관한 테스트를 통해 네트워크로부터 발생한 문제점인 것을 확인한 후 네트워크 성능을 분석해야 함.

ping

• Packet INternet Groper
• 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어

• 해당 노드의 패킷 수신 상태, 도달하기까지 시간 등을 알 수 있음.
  -> 해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되어 있는지 확인할 수 있음.

• TCP/IP 프로토콜 중 ICMP 프로토콜을 통해 동작.
  -> ICMP 프로토콜을 지원하지 않는 기기를 대상으로는 실행할 수 없음.
  -> 네트워크 정책 상 traceroute를 차단하는 대상의 경우 사용할 수 없음.

옵션

• -n (횟수)
  • (횟수)만큼의 패킷을 보내고 받음.

netstat

• 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는데 사용하는 명령어
• 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등의 리스트를 보여줌.

• 주로 서비스의 포트가 열려있는지 확인할 때 사용.

nslookup

• DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 쓰는 명령어

• 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용.

tracert (WINDOWS 기준. LINUX : traceroute)

• 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어

• 목적지 노드까지 구간 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 등을 확인할 수 있음.

기타

• ftp
  • 대형 파일 전송을 통한 테스팅
• tcpdump
  • 노드로 오고가는 패킷을 캡쳐하는 명령어

• 네트워크 분석 프로그램
  • wireshark
  • netmon

🖋️ 네트워크 프로토콜 표준화

📨 네트워크 프로토콜

다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스

• IEEE 또는 IETF라는 표준화 단체에서 지정.

참고

• https://www.koreascience.or.kr/article/JAKO201302757805439.pdf