네트워크 - 1

네트워크의 기초

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

처리량과 지연 시간

• 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
  • 단위 : bps (bits per second), 초당 전송, 수신되는 비트수
  • 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간 발생 에러, 하드웨어 스펙에 영향 받음
    • 대역폭 : 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수
• 지연 시간 (latency)
  • 요청이 처리되는 시간
  • 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는데 걸린 시간
  • 매체 타입 (유무선) 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향 받음

네트워크 토폴로지와 병목 현상

• 네트워크 토폴로지 (network topology)
  • 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태
  • 병목 현상을 찾을 때에 중요한 기준이 됨
  • 트리 토폴로지
    • 계층형 토폴로지
    • 트리 형태로 배치한 네트워크 구성
    • 노드의 추가, 삭제가 쉬우며 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있다.
  • 버스 토폴로지
    • 중앙 통신 회선 하나에 여러개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성
    • 근거리 통신망 (LAN)에서 사용
    • 설치 비용이 적고 신뢰성이 우수
    • 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉬움
    • 단점 : 스푸핑이 가능
      • 스푸핑 : LAN 상에서 송신부 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것
  • 스타 토폴로지
    • 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성
    • 노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 패킷의 충돌 발생 가능성이 적음
    • 어떠한 노드에 장애가 발생해도 쉽게 에러를 발견할 수 있음
    • 장애 노드가 중앙노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적음
    • 중앙노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크를 사용할 수 없고 설치 비용이 고가임
  • 링형 토폴로지
    • 각각의 노드가 양 옆의 누 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신하는 망 구성 방식
    • 데이터는 노드에서 노드로 이동, 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷 처리
    • 노드 수가 증가되어도 네트워크 상의 손실이 거의 없고 충돌이 발생 가능성 적고 노드 고장의 쉽게 찾을 수 있음
    • 네트워크 구성 변경이 어렵고 회선에 장애 발생하면 네트워크 전체에 영향
  • 메시 토폴로지
    망형 토폴로지 : 그물망처럼 연결되어 있는 구조
    한 단말 장치에 장애 발생해도 네트워크를 계속 사용 가능
    트래픽 분산 처리 가능
    노드 추가 어렵고 구축비용과 운용 비용이 고가

    • 물리적, 논리적으로 어떤 형태인지 각각 다를 수 있음
      • 예를 들어서 물리적으로는 메시 토폴로지지만 데이터 흐름이 각각의 단말장치끼리 연결되어있는 것이 아니라 서로 양옆의 단말장치끼리만 흐름이 연결된다면, 물리적으로는 메시 토폴로지, 논리적으로는 링형 토폴로지라고 할 수 있다.

• 병목 현상
  • 전체 시스템의 성능이나 용령이 하나의 구성요소로 인해 제한을 받는 현상
  • 병의 목 부분 지름이 좁아서 물이 상대적으로 천천히 쏟아지는 것으로 비유
  • 네트워크가 어떤 토폴로지를 갖는지, 어떠한 경로로 이루어지는지 알아야 해결할 수 있음

네트워크 분류

• LAN (Local Area Network) : 사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모
  • 근거리 통신망
  • 같은 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간에서 운영
  • 전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않음
• MAN (Metropolitan Area Network) : 서울시 등 시 정도의 규모
  • 대도시 지역 네트워크
  • 도시 같은 넓은 지역에서 운영
  • 전송 속도는 평균이고 LAN보다 혼잡
• WAN (Wide Area Network) : 세계 규모
  • 광역 네트워크
  • 국가 또는 대륙 같은 더 넓은 지역에서 운영
  • 전송 속도는 낮고 MAN보다 혼잡

네트워크 성능 분석 명령어

• 병목 현상 주요 원인
  • 네트워크 대역폭
  • 네트워크 토폴로지
  • 서버 CPU, 메모리 사용량
  • 비효율적인 네트워크 구성
  • 명령어
  • ping (Packet INternet Groper)
    • 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어
    • 해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달 시간을 알 수있음
    • 해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되었는지 알 수 있음
    • ICMP 프로토로을 통해 동작되기 때문에 ICMP 프로토콜을 지원하지 않는 기기, 혹은 ICMP나 traceroute를 차단하는 대상의 경우 ping 테스팅 불가
      
    • 12번 패킷을 보내고 12번 패킷을 받는 예시
  • netstat
    • 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는데 사용
    • 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등 리스트 보여줌
    • 주로 서비스 포트가 열려있는지 확인하는데 쓰임
      
  • nslookup
    • DNS 관련 내용을 확인하기 위해 사용
    • 특정 도메인에 매핑된 IP 확인
      
    • google.com의 DNS 확인 명령
  • tracert
    • 윈도우는 tracert, 리눅스는 traceroute
    • 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어
    • 구간들 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 확인 가능
      

네트워크 프로토콜 표준화

• 네트워크 프로토콜
  • 다른 장치들끼리 데이터를 주고 받기 위해 설정된 공통된 인터페이스
  • IEEE 또는 IETF 라는 표준화 단체에서 정함