[면접을 위한 CS 전공지식노트] 2.1 네트워크 기초 정리

민트·2025년 3월 19일

CS 네트워크 면접을위한cs전공지식노트 스터디

면접을위한CS전공지식노트

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네트워크란?

노드(서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치)와 링크(유선 / 무선)가 서로 연결되어 있거나 연결되어 있지 않은 집합체

** 라우터
-> 논리적 / 물리적으로 분리된 망 사이를 지나는 패킷의 위치에 따라 최적화된 경로를 지정하는 기능을 수행하는 장비

** 스위치
-> 네트워크 회선과 서버 컴퓨터를 연결하는 네트워크 장비.

허브는 단순히 한 포트로 신호가 들어오면 그 신호를 다른 모든 포트로 전달하는 것에 비해, 스위치는 필요로 하는 포트로만 신호를 전달
-> 스위치에서는 허브에 비해 불필요한 트래픽이 감소

2.1.1 처리량과 지연시간

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

** 처리량(throughput)
-> 링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터양

단위는 bps(bits per second)
사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽, 네트워크 장치간의 대역폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받음

** 대역폭
-> 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수

** 지연시간(latency)
-> 요청이 처리되는 시간. 어떤 메시지가 두 장치사이를 왕복하는 데 걸린 시간

매체 타입(무선 / 유선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받음

** 패킷
-> 네트워크에서 데이터를 주고받을 때 사용되는 데이터 조각

소포, 통이라는 정의를 가지고 있음

2.1.2 네트워크 토폴로지와 병목현상

** 네트워크 토폴로지(network topology)
-> 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태

트리 토폴로지

계층형 토폴로지. 트리 형태로 배치한 네트워크 구성
장점 : 노드의 추가, 삭제가 쉬움
단점 : 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 o

버스 토폴로지

중앙 통신 회선 하나에서 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성
근거리 통신망(LAN)에서 사용
장점 : 설치 비용이 적음(케이블 사용량이 적음). 신뢰성이 우수. 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉬움
단점 : 스푸핑이 가능

** 스푸핑
-> 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 가야할 패킷이 악의적인 노드에 전달되게 됨

스타 토폴로지

중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성
장점 : 노드 추가 쉬움. 에러 탐지 쉬움. 패킷의 충돌 발생 가능성이 낮음. 장애 노드가 중앙 노드가 아닌 경우 다른 노드에 영향이 적음
단점 : 장애 노드가 중앙 노드인 경우, 전체 네트워크 사용 불가. 설치 비용이 높음

링형 토폴로지

각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성 방식
장점 : 노드 수가 증가되어도 네트워크 상의 손실이 거의 없음. 충돌이 발생되는 가능성이 적음. 노드의 고장을 쉽게 찾을 수 있음
단점 : 네트워크 구성 변경이 어려움. 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 크게 끼침

메시 토폴로지

망형 토폴로지라고도 함. 그물망처럼 연결되어 있는 구조
장점 : 한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 경로가 존재하여 네트워크를 계속 사용 할 수 있음. 분산 처리도 가능.
단점 : 노드의 추가가 어렵고 구축 비용과 운용 비용이 고가

** 병목(bottleneck) 현상
-> 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한 받는 현상. (ex. 병의 몸통보다 목 부분 내부 지름이 좁아서 물이 상대적으로 천천히 쏟아지는 것과 비슷)

서비스나 이벤트를 열었을 때 트래픽이 많이 생기고 그 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병목 현상이 생겨 사용자는 웹 사이트로 들어가지 못함

EX)

만약, 병목 현상이 일어나서 사용자가 서비스를 이용할 때 지연 시간이 길게 발생하는 경우

관리자들이 지연 시간을 짧게 만들기 위해 대역폭을 크게 설정했음에도 성능 개선 X

관리자가 네트워크 구조 확인 후, 서버와 서버 간 그리고 게이트웨이로 이어지는 회선을 추가하여 병목 현상 해결.
-> 네트워크가 어떤 토폴로지를 갖고 어떤 경로로 이루어져있는지 알아야 병목 현상에 올바르게 대처 가능

2.1.3 네트워크 분류

분류 기준은 규모

LAN (Local Area Network)

근거리 통신망. 사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모
같은 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간에서 운영
전송 속도가 빠르고 혼잡 x

MAN (Metropolitan Area Network)

서울시 등 시 정도의 규모
도시 같은 넓은 지역에서 운영
전송 속도는 평균, LAN보다는 더 혼잡

WAN (Wide Area Network)

광역 네트워크. 세계 규모
국가 또는 대륙 같은 넓은 지역에서 운영
전송 속도는 낮음, MAN보다 더 혼잡

2.1.4 네트워크 성능 분석 명령어

애플리케이션 코드 상에서는 문제가 없는데, 사용자가 서비스로부터 데이터를 가져오지 못하는 상황이 발생하기도 함.
네트워크 병목 현상일 가능성이 있다.

** 네트워크 병목 현상의 주된 원인?

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

-> 네트워크 관련 테스트와 네트워크와 무관한 테스트를 통해 '네트워크로부터 발생한 문제점'임을 확인하고 네트워크 성능 분석을 해봐야 함
이때 아래와 같은 명령어들이 사용된다.

ping(Packet INternet Groper)
네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어.

해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기 까지의 시간 등을 알 수 있고, 해당 노드까지 네트워크가 잘 연결 되어 있는지 알 수 o
TCP/IP 프로토콜 중 ICMP 프로토콜로 동작
-> 해당 프로토콜을 지원하지 않는 기기를 대상으로는 시행할 수 없거나 네트워크 정책상 ICMP나 traceroute를 차단하는 대상의 경우 ping 테스팅은 불가
ping [IP 주소 / 도메인 주소] 로 실행 가능