네트워크 - 3

네트워크 기기

네트워크 기기의 처리 범위

• 계층별로 처리 범위를 나눔
  • 물리 계층을 처리할 수 있는 기기
  • 데이터 링크 계층을 처리할 수 있는 기기
  • 상위 계층을 처리하는 기기는 하위 계층을 처리할 수 있지만 그 반대는 불가

    • 애플리케이션 계층: L7 스위치
    • 인터넷 계층: 라우터, L3 스위치
    • 데이터 링크 계층: 브리지, L2 스위치
    • 물리 계층: NIC, 리피터, AP

애플리케이션 계층을 처리하는 기기

L7 스위치

• 스위치는 여러 장비를 연결하고 데이터 통신을 중재하며 목적지가 연결된 포트로만 전기 신호를 보내 데이터를 전송하는 통신 네트워크 장비
• 그 중 L7 스위치는 로드밸런서라고도 하며, 서버의 부하를 분산하는 기기
  • 클라이언트로부터 오는 요청들을 뒤쪽의 여러 서버로 나누는 역할
  • 시스템이 처리할 수 있는 트래픽 증가를 목표
  • URL, 서버, 캐시, 쿠키들을 기반으로 트래픽을 분산
  • 바이러스, 불필요한 외부 데이터 등을 걸러내는 필터링 기능
  • 응용 프로그램 수준의 트래픽 모니터링도 가능
  • 만약 장애가 발생한 서버가 있다
    -> 트래픽 분산 대상에서 제외
    -> 정기적으로 헬스 체크(health check)를 이용하여 감시
    

L4 스위치와 L7 스위치 차이

• L4 스위치
  • 인터넷 계층을 처리하는 기기
  • 스트리밍 관련 서비스에서는 사용할 수 없음
  • 메시지를 기반으로 인식하지 못하고 IP와 포트를 기반으로(특히 포트를 기반으로) 트래픽을 분산
• L7 로드밸런서는 IP, 포트 외에도 URL, HTTP 헤더, 쿠키 등을 기반으로 트래픽을 분산.

% 참고
클라우드 서비스(AWS 등)에서 L7 스위치를 이용한 로드밸런싱은 ALB (Application Load Balancer) 컴포넌트
L4 스위치를 이용한 로드밸런싱은 NLB (Network Load Balancer) 컴포넌트

헬스 체크

• L4 스위치 또는 L7 스위치 모두 헬스 체크를 통해 정상적인 서버 또는 비정상적인 서버를 판별
• 헬스 체크는 전송 주기와 재전송 횟수 등을 설정한 이후 반복적으로 서버에 요청을 보내는 것
• 서버에 부하가 되지 않을 만큼 요청 횟수가 적절해야 함
• TCP, HTTP 등 다양한 방법으로 요청을 보내며 이 요청이 정상적으로 이루어졌다면 정상적인 서버로 판별

로드밸런서를 이용한 서버 이중화

• 로드밸런서는 대표적인 기능 : 서버 이중화
  • 서비스를 안정적으로 운용하기 위해서는 2대 이상의 서버는 필수적
  • 에러가 발생하여 서버 1대가 종료되더라도 서비스는 안정적으로 운용되어야 하기 때문
  • 로드밸런서는 2대 이상의 서버를 기반으로 가상 IP를 제공하고 이를 기반으로 안정적인 서비스를 제공
    
  • 그림처럼 로드밸런서가 제공한 0.0.0.12010이란 가상 IP에 사용자들이 접근하고 뒷단에 사용 가능한 서버인 0.0.0.12011과 0.0.0.12012를 기반으로 서빙
  • 0.0.0.12011이란 서버에 장애가 발생해도 그것과는 무방하게 0.0.0.12012 서버를 기반으로 안정적인 서비스를 운용

인터넷 계층을 처리하는 기기

라우터(router)

• 여러 개의 네트워크를 연결, 분할, 구분시켜주는 역할
• 라우팅을 하는 장비
  • 라우팅 : 다른 네트워크에 존재하는 장치끼리 서로 데이터를 주고받을 때 패킷 소모를 최소화하고 경로를 최적화하여 최소 경로로 패킷을 포워딩
    
  • 집에 하나 씩 있는 와이파이 기기 인 듯

L3 스위치

• L2 스위치의 기능과 라우팅 기능을 갖춘 장비
• L3 스위치를 라우터라고 해도 무방
• 라우터는 소프트웨어 기반의 라우팅과 하드웨어 기반의 라우팅을 하는 것으로 나눠지고 하드웨어 기반의 라우팅을 담당하는 장치를 L3 스위치라고 함
  

데이터 링크 계층을 처리하는 기기

L2 스위치

• 장치들의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블을 통해 관리
• 연결된 장치로부터 패킷이 왔을 때 패킷 전송을 담당
• IP 주소를 이해하지 못해 IP 주소를 기반으로 라우팅은 불가능
  -> 단순히 패킷의 MAC 주소를 읽어 스위칭하는 역할
• 목적지가 MAC 주소 테이블에 없다면
  -> 전체 포트에 전달하고 MAC 주소 테이블의 주소는 일정 시간 이후 삭제
  

브리지 (bridge)

• 두 개의 근거리 통신망(LAN)을 상호 접속할 수 있도록 하는 통신망 연결 장치
• 포트와 포트 사이의 다리 역할을 하며 장치에서 받아온 MAC 주소를 MAC 주소 테이블로 관리
• 통신망 범위를 확장하고 서로 다른 LAN 등으로 이루어진 ‘하나의’ 통신망을 구축할 때 사용
  

물리 계층을 처리하는 기기

NIC

• LAN 카드라고 하는 네트워크 인터페이스 카드(NIC, Network Interface Card)는 2대 이상의 컴퓨터 네트워크를 구성하는 데 사용
• 네트워크와 빠른 속도로 데이터를 송수신할 수 있도록 컴퓨터 내에 설치하는 확장 카드
• 각 LAN 카드에는 주민등록번호처럼 각각을 구분하기 위한 고유의 식별번호인 MAC 주소가 있음
  

리피터(repeater)

• 들어오는 약해진 신호 정도를 증폭하여 다른 쪽으로 전달하는 장치
• 패킷이 더 멀리 갈 수 있으나 광케이블이 보급됨에 따라 현재는 잘 쓰이지 않는 장치
  

AP(Access Point)

• 패킷을 복사하는 기기
• AP에 유선 LAN을 연결한 후 다른 장치에서 무선 LAN 기술(와이파이 등)을 사용하여 무선 네트워크 연결