네트워크 기초

Park Jae Hong·2022년 10월 30일

네트워크의 기초

네트워크란?

네트워크란 노드(node)와 링크(link)가 서로 연결되어 있거나 연결되어 있지 않은 집합체를 의미한다.
두 대 이상의 컴퓨터들을 연결하고 서로 통신(이야기)할 수 있는 것
어떤 연결을 통해 컴퓨터의 자원을 공유하는 것
몇 개의 독립적인 장치가 적절한 영역내에서 적당히 빠른 속도의 물리적 통신 채널을 통하여 서로가 직접 통신할 수 있도록 지원해 주는 데이타 통신 체계 - IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers:국제 전기 전자 공학회)

좋은 네트워크?

네트워크를 구축할 때는 ‘좋은’ 네트워크로 만드는 것이 중요합니다.

좋은 네트워크란 많은 처리량을 처리할 수 있으며 지연 시간이 짧고 장애 빈도가 적으며 좋은 보안을 갖춘 네트워크를 말한다.

처리량

여기서 처리량이란 링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터양을 말한다.

Untitled

단위로는 bps(bits per second) 초당 전송 또는 수신되는 비트 수라는 의미이다.

처리량은 사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭(주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수), 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받는다.

지연 시간

지연 시간(latency)이란 요청이 처리되는 시간을 말하며 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간

Untitled 1

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

네트워크 토폴리지

네트워크 토폴리지는 컴퓨터 네트워크 요소들(링크, 노드 등)을 물리적으로 연결해 놓은 것, 또는 그 연결 방식이다.

네트워크 토폴리지가 중요한 이유는 역시나, 좋은 네트워크를 만들기 위함

어떤 토폴리지를 선택하냐에 따라, 비용, 안전성 부분에 영향을 끼침

트리 토폴로지

Untitled 2

트리 형태로 배치한 네트워크 구성

장점

노드의 추가, 삭제가 쉽고, 통제 및 유지보수가 용이하다.

단점

병목 현상이 발생할 수 있다.
특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼친다.

버스 토폴리지

Untitled 3

중앙 통신 회선 하나에 여러 대의 노드를 연결하는 방식

근거리 통신망에서 볼 수 있는 일반적인 형태이다.

장점

설치 비용이 적고, 신뢰성이 우수
중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기가 쉽다.

단점

우선순위 제어의 어려움, 통신 회선의 길이의 제한이 있고, 충돌 자주 발생
스푸핑의 위험

스타 토폴리지

Untitled 4

중앙에 있는 노드에 모두 연결하는 방식

장점

노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 패킷의 충돌 발생 가능성이 적다.
노드에 장애 발생 시 발견이 쉽고, 장애 노드가 중앙 노드가 아닐 시, 다른 노드에 영향 끼칠 일이 적음

단점

중앙 노드 장애 발생 시 전체 네트워크 마비
설치 비용 고가

링형 토폴리지

Untitled 5

인접해 있는 노드들을 연결하는 단방향 전송 형태

전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성 방식

데이터는 노드에서 노드로 이동하고, 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷 처리함

장점

노드 수가 증가되어도 네트워크상 손실이 거의 없고, 충돌이 발생되는 가능성이 적다.
노드의 장애 발견을 쉽게 할 수 있다.

단점

네트워크 구성 변경이 어렵고, 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 끼친다.

매시 토폴리지

Untitled 6

모든 노드들이 상호 연결된 형태

장점

한 단말 장치에 장애가 발생해도 네트워크 사용 가능
트래픽 분산 처리가 가능하다.

단점

노드의 추가가 어렵고, 구축 및 운용 비용이 고가

병목현상

네트워크의 구조라고도 일컫는 토폴리지가 중요한 이유는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 된다.

병목(bottleneck) 현상은 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상을 말한다. 서비스에서 이벤트를 열었을 때 트래픽이 많이 생기고 그 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병목 현상이 생겨 사용자는 웹 사이트로 들어가지 못한다.

Untitled 7

예를 들어 앞의 그림처럼 서비스를 만들었는데, 병목 현상이 일어나서 사용자가 서비스를 이용할 때 지연 시간이 길게 발생하고 있는 상황이라 가정한다.

관리자 큰돌이 지연 시간을 짧게 만들기 위해 대역폭을 크게 설정했음에도 성능이 개선되지 않았다.

Untitled 8

관리자 큰돌이 네트워크 토폴로지가 어떻게 되어 있나 확인했고, 서버와 서버 간 그리고 게이트웨이로 이어지는 회선을 추가해서 병목 현상을 해결하였다.

이처럼 네트워크가 어떤 토폴로지를 갖는지, 또한 어떠한 경로로 이루어져 있는지 알아야 병목 현상을 올바르게 해결할 수 있다.

네트워크 분류

네트워크는 규모를 기반으로 분류할 수 있다.사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모인 LAN(Local Area Network)과 서울시 등 시 정도의 규모인 MAN(Metropolitan Area Network), 그리고 세계 규모의 WAN(Wide Area Network)으로 나뉜다.

Untitled 9