📗[CS/Network] 01. 네트워크 기초

네트워크란?

• 노드와 링크가 서로 연결되어 리소스를 공유하는 집합
  • 노드 : 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치
  • 링크 : 유선, 무선

처리량과 지연 시간

• 좋은 네트워크란 ? 많은 처리량을 처리, 짧은 지연 시간, 적은 장애 빈도, 좋은 보안

처리량

• 링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터 양. ⇒ 많은 트래픽을 처리한다 = 많은 처리량을 가진다
• 단위 : bps(bits per second), 초당 송수신되는 비트 수
• 트래픽 : 특정 시점에 링크 내 흐르는 데이터의 양
• ⇒ 트래픽이 많아졌다 = 흐르는 데이터가 많아졌다.
• 대역폭 : 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수

지연 시간

• 요청이 처리되는 시간, 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸리는 시간
• 매체 타입(유선, 무선), 패킷 크기, 라우터 성능에 영향

네트워크 토폴로지와 병목 현상

네트워크 토폴로지

• 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태

1️⃣ 트리 토폴로지

• 계층형 토폴로지
• 트리 형태 배치
• 장점 : 노드 추가, 삭제가 용이
• 단점 : 특정 노드에 트래픽 집중 시 하위 노드에 영향

2️⃣ 버스 토폴로지

• 중앙 통신 회선 하나에 여러 노드가 연결되어 공유
• LAN에서 사용
• 장점 : 적은 설치 비용, 높은 신뢰성, 중앙 통신회선에 노드 추가, 삭제 용이
• 단점 : 스푸핑
  • 스푸핑? 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리 → 악의적인 노드에 전달

3️⃣ 스타 토폴로지

• 중앙에 있는 노드에 모드 연결된 네트워크 구성
• 장점 : 노드 추가 용이, 에러 탐지 용이, 패킷 충돌 가능성 적음, 장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향이 적음
• 단점 : 중앙 노드 장애 발생 시 전체 네트워크에 영향, 고가의 설치비용

4️⃣ 링형 토폴로지

• 노드가 양 옆 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 통신을 하는 방식
• 장점 : 노드 수가 증가되어도 네트워크상 손실이 거의 없고, 충돌 가능성이 적음, 고장 발견 용이
• 단점 : 구성이 어려움, 장애 발생 시 전체 네트워크에 영향

5️⃣ 메시 토폴로지

• 망형 토폴로지
• 그물망 처럼 연결되어 있는 구조
• 장점 : 한 노드에서 장애가 발생해도 네트워크를 계속 사용 가능, 트래픽 분산 처리
• 단점 : 노드 추가의 어려움, 높은 구축 비용과 운용 비용

병목현상

• 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한 받는 현상
• 병목현상의 원인을 찾기 위해서 네트워크가 어떤 토폴로지를 갖는지, 어떤 경로로 이루어져 있는지 알아야 함
• 병목 현상 원인
  • 네트워크 대역폭
  • 네트워크 토폴로지
  • 서버 CPU, 메모리 사용량
  • 비효율적인 네트워크 구성

네트워크의 분류

• LAN(Local Area Network)
  • 근거리 통신망
  • 같은 건물이나 캠포스 같은 좁은 공간에서 운영
  • 빠른 전송 속도와 적은 혼잡도
• MAN(Metropolitan Area Network)
  • 대도시 지역 네트워크
  • 도시 같은 넓은 지역에서 운영
  • 평균 전송 속도, LAN보다 더 많이 혼잡
• WAN(Wide Area Netowork)
  • 광역 네트워크
  • 국가, 대륙같은 더 넓은 지역에서 운영
  • 낮은 전송 속도, 높은 혼잡도

네트워크 성능 분석 명령어

네트워크 관련 테스트와 무관한 테스트를 통해 병목 현상의 원인이 네트워크로부터 발생했는지 파악 ⇒ 이후, 네트워크 성능 분석 실시

ping(Packet INternet Groper)

• 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드에 일정 크기의 패킷을 전송
• 해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지의 시간 파악
• ICMP 프로토콜을 통해 동작

netstate

• 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태 표시 ⇒ 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등
• 서비스의 포트가 열려있는지 확인

nslookup

• DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 쓰는 명령어
  • 특정 도메인에 매핑된 IP 확인

tracert (Linux : traceroute)

• 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인
  • 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는 등을 확인

네트워크 프로토콜 표준화

• 네트워크 프로토콜 : 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통 인터페이스
• IEEE, IETF 표준화 단체가 결정