[네트워크] 네트워크 기초

이 글은 면접을 위한 CS 전공지식노트의 책을 읽고 학습 후 스터디 공유를 위한 글입니다.

네트워크란?

네트워크는 노드와 링크가 서로 연결되어 있거나 연결되어 있지 않은 집합체

• 노드: 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치
• 링크: 유, 무선의 연결

용어 정리

• 처리량(throughput): 링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터양(단위-bps: 초당 수신, 전송되는 비트 수)
• 대역폭(bandwidth): 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 전송, 수신할 수 있는 최대 비트수
• 지연시간(latency): 요청이 처리되는 시간으로 두 노드 사이를 왕복하는데 걸리는 시간

네트워크 토폴로지(Network Topology)

트리 토폴로지

• 계층형 토폴로지라고도 한다.
• 장점: 노드의 추가, 삭제가 쉽다.
• 단점: 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있다.

버스 토폴로지(선형 토폴로지)

• 중앙 통신 회선 하나에 여러 노드가 연결되어 공유하는 네트워크
• 근거리 통신망(LAN)에서 사용
• 장점: 설치 비용이 적고 신뢰성이 우수하다. 노드의 추가 삭제가 쉽다.
• 단점: 스푸핑이 가능하다.
  

스푸핑 적용 전

스푸핑 적용 후

💡 스푸핑이란?
송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 악의적으로 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것.

스타 토폴로지(성형 토폴로지)

• 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성
• 장점: 노드를 추가하거나 제거 쉬움, 패킷의 충돌 가능성이 적음, 에러가 발생한 노드를 파악하기 쉽고 중앙 노드에서 에러가 발생한 경우가 아니라면 다른 노드에 영향이 적다.
• 단점: 중앙 노드에 장애 발생시 네트워크 전체가 마비되고 설치 비용이 높다.

링형 토폴로지

• 전체적으로 노드가 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신하는 망 구성 방식
• 장점: 노드 수가 증가하더라도 네트워크상의 손실이 거의 없고 충돌 가능성이 적다. 노드의 고장을 쉽게 발견할 수 있다.
• 단점: 네트워크 구성 변경이 어렵고 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 크게 끼친다.

메시 토폴로지(망형 토폴로지)

• 그물망처럼 연결되어 있는 구조
• 장점: 한 노드에 장애가 발생해도 여러 경로가 존재해 네트워크를 계속 사용할 수 있다. 트래픽 분산처리 가능
• 단점: 노드의 추가가 어렵고 구축비용과 운영비용이 높다.

토폴로지가 중요한 이유

→ 병목현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문이다. 네트워크가 어떤 토폴로지를 갖는지 어떤 경로로 이루어졌는지 알아야 병목현상을 올바르게 해결할 수 있다.

💡 병목현상이란?
전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성요소로 인해 제한을 받는 현상

게이트웨이에서 병목이 발생해 지연시간이 길게 발생하는 상황, 실질적으로 대역폭을 늘리는 것은 성능 개선에 한계가 있다.

회선을 추가하는 토폴로지 개선을 통해 병목현상을 해결한 상황