0. 네트워크의 기초
네트워크란 노드 와 링크 가 서로 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 집합을 의마한다.
여기서 노드 는 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치를 의미하고 링크 는 유선 또는 무선을 의미한다.
1. 처리량과 지연 시간
네트워크를 구축할 때는 좋은 네트워크로 만드는 것이 중요하다.
좋은 네트워크란
- 많은 처리량을 처리할 수 있어야 한다.
- 지연 시간이 짧아야 한다.
- 장애 빈도가 적어야 한다.
- 좋은 보안을 갖춰야 한다.
1.1 처리량
처리량이란 링크를 통해 전달되는 단우 ㅣ시간당 데이터양을 말한다.
단위로는 bps(bits per second)를 사용하며 초당 전송 또는 수산되는 비트의 수라는 의미이다.
처리량은 이에 영향을 받는다
- 사용자들이 많이 접속할 때 마다 커지는 트래픽
- 네트워크 장치 간의 대역폭
- 네트워크 중간에 발생하는 에러
- 장치의 하드웨어 스펙
대역폭
주어신 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수
1.2 지연 시간
지연 시간은 요청이 처리되는 시간을 말하며 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간을 말한다.
지연 시간은 이에 영향을 받는다
- 매체 타입(무선, 유선)
- 패킷 크기
- 라우터의 패킷 처리 시간
2. 네트워크 토폴로지와 병목 현상
2.1 네트워크 토폴로지
네트워크 토폴로지는 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태를 의미한다.
1. 트리 토폴로지
트리 토폴로지는 계층형 토폴로지라고 하며 트리 형태로 배치한 네트워크 구성을 말한다.
장점
- 노드의 추가와 삭제가 쉽다
단점
- 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있다.
2. 버스 토폴로지
버스 토폴로지는 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성을 말하며 근거리 통신망에서 사용한다.
장점
- 설치 비용이 적다
- 신뢰성이 우수하다
- 노드를 추가하거나 삭제하기가 쉽다
단점
- 스푸핑이 가능하다
스푸핑
스푸핑은 LAN상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것을 말합니다. 악의적인 노드에 전달할 수 있게 되는 것이다.
3. 스타 토폴로지
스타 토폴로지는 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성을 말한다.
장점
- 노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽다
- 패킷의 충돌 발생 가능성이 적다
- 어떠한 노드에 장애가 발생해도 쉽게 에러를 찾을 수 있다
- 장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 덜 끼친다
단점
- 중앙 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크가 마비된다.
- 설치 비용이 고가이다.
4. 링형 토폴로지
링형 토폴로지는 각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신하는 망 구성 방식이다.
데이터는 노드에서 노드로 이동하며 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷을 처리한다.
장점
- 노드의 수가 증가되어도 네트워크 상의 손실이 거의 없다
- 충돌 가능성이 적다
- 노드의 고장 발견을 쉽게 찾을 수 있다
단점
- 네트워크 구성 변경이 어렵다
- 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 끼친다
5. 메시 토폴로지
메시 토폴로지는 망형 토폴로지라고도 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구조이다.
장점
- 한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 경로가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있다
- 트래픽 분산 처리가 가능하다
단점
- 노드의 추가가 어렵다
- 구축 비용과 운영 비용이 고가이다
2.2 병목 형상
네트워크의 구조라고 일컫는 토폴로지가 중요한 이유는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문이다.
사용자가 서비스를 이용함에 있어 병목 현상이 일어나는데 해결하기 위해 어떤 포폴로지를 갖는지, 어떤 경로로 이루어져있는지 알아야 병목 현상을 올바르게 해결할 수 있기 때문이다.
병목 현상
병목(bottleneck) 현상은 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상을 말한다. 예로 병의 몸통볻 ㅏ병의 목 부분 내부 지름이 좁아 물이 상대적으로 천천히 쏟아지는 것이다.
서비스에서 이벤트를 열었을 때 트래픽이 많이 생기고 그 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병목 현상이 생겨 사용자는 웹 사이트로 들어가지 못한다.
3. 네트워크 분류
네트워크는 규모를 기반으로 분류할 수 있다.
사무실과 개인적으로 소유 가능한 LAN, 서울시 등의 시 규모인 MAN, 세계 규모인 WAN이 이에 해당한다.
LAN (Local Area Network)
LAN은 근거리 통신망을 의미하며 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간에서 운영된다.
전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않다.
MAN (Metropolitan Area Network)
MAN은 대도시 지역 네트워크를 나타내며 도시 같은 넓은 지역에서 운영된다.
전송 속도는 평균이며 LAN보다는 더 혼잡하다.
WAN (Wide Area Network)
WAN은 광역 네트워크를 의미하며 국가 또는 대륙 같은 넓은 지역에서 운영된다.
전송 속도는 낮으며 MAN보다 더 혼잡하다.
4. 네트워크 성능 분석 명령어
코드상에는 문제가 없는데 사용자가 서비스로부터 데이터를 가져오지 못하는 상황이 발생되기도 하는데 이는 네트워크 병목 현상일 가능성이 있다.
그래서 이 때 네트워크로부터 발생한 문제점을 확인하고 성능 분석을 해봐야 한다.
병목 현상 주된 원인
- 네트워크 대역폭
- 네트워크 토폴로지
- 서버 CPU, 메모리 사용량
- 비효율적인 네트워크 구성
ping
ping(Packet Internet Groper)는 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어다.
이를 통해 해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지의 시간을 알 수 있어 네트워크가 잘 연결되어 있는지 확인할 수 있다.
ping은 TCP/IP 프로토콜 중에 ICMP 프로토콜을 통해 동작하기에 이를 지원하지 않는 기기는 실행할 수 없다.
netstat
netstat는 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는데 사용된다.
이는 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등의 리스트를 보여준다. 주로 서비스의 포트가 열려 있는지 확인할 때 사용한다.
nslookup
nslookup은 DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 쓰는 명령어다. 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용한다.
tracert
윈도우에서는 tracert, 리눅스에서는 traceroute라는 명령어로 사용한다.
목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어다.
목적지 노드까지 구간들 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 등을 확인할 수 있따.
5. 네트워크 프로토콜 표준화
네트워크 프로토콜이란 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스를 말한다.
이러한 프로토콜은 IEEE, IETF라는 표준화 단체가 정한다.
예를 들면 웹이 있다. 웹을 접속할 때 쓰이는 HTTP가 서로 약속된 인터페이스이다.
