네트워크 기초

네트워크란

노드(node)와 링크(link)가 서로 연결되어 있어 리소스를 공유하는 집합이다.

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

좋은 네트워크의 의미

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

• 처리량
  • 링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양을 말한다.
  • 보통 얼만큼의 트래픽을 처리했는지 나타낸다. (많은 트래픽을 처리한다 = 많은 처리량을 가진다)
  • bps의 단위를 쓴다.
  • 영향 받는 요소들
    • 사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽
    • 네트워크 장치간의 대역폭(주어진 시간동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수)
    • 에러
    • 하드웨어 스펙

📌 트래픽과 처리량의 차이
트래픽은 특정 시점에 링크내에 흐르는 데이터의 양이다.
ex) 서버에 저장된 파일을 클라이언트가 다운로드 할 때 발생되는 데이터 누적량

트래픽이 많아졌다 = 흐르는 데이터가 많아졌다
처리량이 많아졌다 = 처리되는 트래픽이 많아졌다

 

• 지연 시간
  • 요청이 처리되는 시간을 말한다.
  • 어떤 메세지가 두 장치 사이를 왕복하는데 걸리는 시간
  • 영향 받는 요소들
    • 매체 타입(유선, 무선)
    • 패킷 크기
    • 라우터의 패킷 처리 시간

네트워크 토폴로지

노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결형태를 의미한다.

 

• 트리 토폴로지 
  • 계층형 토폴로지라고 하며 트리 형태로 배치한 네트워크 구성이다.
  • 노드의 추가, 삭제가 쉬우며 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있다.

 

• 버스 토폴로지
  • 중앙 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성이다.
  • 근거리 통신망(LAN)에서 사용한다.
  • 설치 비용이 적고, 신뢰성이 우수하며 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉽다.
  • 수푸핑이 가능하다는 문제점이 있다.
    • 수푸핑: LAN 상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에게 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것

• 스타 토폴로지
  • 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성이다.
  • 노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 패킷 충돌 발생 가능성이 적다.
  • 어떠한 노드에 장애가 발생해도 쉽게 에러를 발견할 수 있으며 장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적다.
  • 중앙 노드에 장애가 발생할 경우, 전체 네트워크를 사용할 수 없고 설치 비용이 고가이다.

• 링형 토폴로지
  • 각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성이다.
  • 데이터는 노드에서 노드로 이동하게 되며 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷을 처리한다.
  • 노드 수가 증가되어도 네트워크상의 손실이 거의 없고 충돌이 발생하는 가능성이 적고 노드의 고장발견을 쉽게 발견할 수 있다.
  • 네트워크 구성 변경이 어렵고 회선에 장애가 발생할 경우 전체 네트워크에 영향을 크게 끼치는 단점이 있다.

• 메시 토폴로지
  • 망형 토폴로지라고도 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구성이다.
  • 한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러개의 경로가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있고 트래픽 분산 처리가 가능하다.
  • 노드의 추가가 어렵고 구축 비용과 운용 비용이 고가인 단점이 있다.

네트워크 토폴로지가 중요한 이유

병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문이다.

📌 병목 현상
전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성요소로 인해 제한을 받는 현상이다.
서비스에서 이벤트를 열었을 때 트래픽이 많이 생기고 그 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병목 현상이 생겨 사용자는 웹 사이트로 들어가지 못한다.

네트워크 분류

네트워크는 규모를 기반으로 분류가 가능하다.

• LAN
  • 사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모
  • 근거리 통신망을 의미하며 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간에서 사용한다.
  • 전송속도가 빠르고 혼잡하지 않다.
• MAN
  • 서울시 등 시 정도의 규모
  • 지역 네트워크를 의미한다.
  • 전송 속도는 평균이며 LAN 보다는 혼잡하다.
• WAN
  • 세계 규모
  • 광역 네트워크를 의미하며 국가, 대륙 같은 넓은 지역에서 운영
  • 전송 속도는 낮고 MAN 보다 혼잡하다.

네트워크 성능 분석 명령어

네트워크 병목 현상의 주된 원인들

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

이러한 문제점을 해결 하기 위해서는 네트워크 관련 테스트와 네트워크와 무관한 테스트를 통해 네트워크로 부터 발생한 문제점인 것을 확인한 후 네트워크 성능 분석을 해야한다.

네트워크 성능 분석 명령어

• ping
  • 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어
  • 해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지의 시간등을 알 수 있고 해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되어 있는지 확인할 수 있다.
  • TCP/IP 프로토콜 중에 ICMP 프로토콜을 통해 동작하며 ICMP 프로토콜을 지원하지 않는 기기를 대상으로는 실행할 수 없거나 정책상 ICMP나 traceroute를 차단하는 경우 ping 테스팅은 불가능하다.
  • ping [IP 주소 또는 도메인 주소] 로 실행한다.
• netstat
  • 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는 데 사용된다.
  • 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등 리스트를 보여준다.
  • 서비스의 포트가 열려있는지 확인할 때 사용한다.
• nslookup
  • DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 사용하는 명령어
  • 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용한다.
• tracert
  • 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어
  • 목적지 노드까지 구간들 중 어느 구간에서 응답이 느려지는지 확인할 수 있다.

출처
면접을 위한 CS 전공 지식 노트