CS 전공지식 노트 네트워크 부분
CS 전공지식 노트 네트워크 부분
네트워크 기초
네트워크란 노드와 링크가 서로 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 집합을 의미한다.
여기서 노드란 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치를 의미하고 링크는 유선 또는 무선을 의미한다.
처리량과 지연시간
좋은 네트워크를 구축하려면 많은 처리량을 처리할 수 있으며 지연 시간이 짧고 장애 빈도가 적으며 좋은 보안을 갖춰야 한다.
처리량(throughput)
링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터양을 말한다.
단위로는 bps(bits per second)를 쓴다.
초당 전송 또는 수신되는 비트 수라는 의미이다.
처리량은 사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받는다.
대역폭 : 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수
지연시간(latency)
요청이 처리되는 시간을 말하며 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸리는 시간을 말한다.
A → B : 800ms
A ← B : 900ms
A ←→ B : 1.7s
지연 시간은 매체 타입(유,무선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받는다.
네트워크 토폴로지 병목현상
네트워크 토폴로지(network topology)
네트워크를 설계할 때 고려하는 대상이다.
네트워크 토폴로지는 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태를 의미한다.
트리 토폴로지
계층형 토폴로지라고도 하며 트리 형태로 배치한 네트워크 구성을 말한다.
노드의 추가, 삭제가 쉬우며 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있다.
버스 토폴로지
중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성을 말하며 근거리 통신망 LAN에서 사용한다.
설치 비용이 적고 신뢰성이 우수하며 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉽다.
다만 스푸핑이 가능한 문제가 있다.
스푸핑
LAN상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것을 말한다.
자세한 내용 : [1](https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=brickbot&logNo=220441375126)
스타 토폴로지
중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성을 말한다.
노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 패킷의 충돌 발생 가능성이 적다.
어떤 노드에 장애가 발생해도 쉽게 에러를 발견할 수 있으며 중앙 노드가 장애를 일으키는 것이 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적다.
다만 중앙 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크를 쓸 수 없고, 설치 비용이 고가이다.
링형 토폴로지
각각의 노드가 양 옆의 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성 방식이다.
데이터는 노드에서 노드로 이동을 하게 되며, 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷을 처리한다.
노드 수가 증가되어도 네트워크상의 손실이 거의 없고 충돌이 발생되는 가능성이 적으며 노드의 고장 발견을 쉽게 찾을 수 있다.
하지만 네트워크 구성 변경이 어렵고 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 크게 끼친다.
메시 토폴로지
그물망처럼 연결되어 있는 구조이다.
한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 개의 경로가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있고 트래픽도 분산 처리가 가능하다.
노드의 추가가 어렵고 구축 비용과 운용 비용이 고가인 단점이 있다.
병목 현상
병목 현상은 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상을 말한다.
서비스에서 이벤트를 열었을 때 트래픽이 많이 생기고 그 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병목 현상이 생겨 사용자는 웹 사이트로 들어가지 못한다.
네트워크 병목 현상의 주된 원인은 다음과 같다.
- 네트워크 대역폭
- 네트워크 토폴로지
- 서버 CPU, 메모리 사용량
- 비효율적인 네트워크 구성
토폴로지가 중요한 이유는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문이다.
예를 들어 어떠한 서비스에서 지연시간이 길게 발생하고 있다.
지연시간을 짧게 만들기 위해 대역폭을 크게 설정했음에도 성능이 개선되지 않았다.
이 때 네트워크 토폴로지가 어떻게 되어 있나 확인하고, 서버와 서버 간 그리고 게이트웨이로 이어지는 회선을 추가해서 병목 현상을 해결했다.
네트워크 분류
네트워크는 규모를 기반으로 분류한다.
사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모인 LAN(Local Area Network)
근거리 통신망을 의미하며 같은 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간에서 운영된다.
전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않다.
서울시 등 시 정도의 규모인 MAN(Metropolitan Area)
대도시 지역 네트워크를 나타내며 도시 같은 넓은 지역에서 운영된다.
전송 속도가 평균이며 LAN보다는 혼잡하다.
세계 규모의 WAN(Wide Area Network)
광역 네트워크를 의미하며 국가 또는 대륙 같은 넓은 지역에서 운영된다.
전송 속도는 낮으며 MAN보다 더 혼잡하다.
네트워크 성능 분석 명령어
애플리케이션 코드상에는 문제가 없는데 사용자가 서비스로부터 데이터를 가져오지 못하는 상황이 발생되기도 한다.
→ 네트워크 병목 현상 가능성이 높음
이 때는 네트워크 관련 테스트와 네트워크와 무관한 테스트를 통해 “네트워크로부터 발생한 문제점”인 것을 확인한 후 네트워크 성능 분석을 해봐야 한다.
ping(Packet INternet Groper)
네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어
해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지 시간 등을 알 수 있으며 해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되어 있는지 확인할 수 있다.
ping은 TCP/IP 프로토콜 중에 ICMP 프로토콜을 통해 동작한다.
따라서 ICMP 프로토콜을 지원하지 않는 기기를 대상으로는 실행할 수 없거나 네트워크 정책상 ICMP나 traceroute를 차단하는 대상의 경우 ping 테스팅은 불가능하다.
netstat
nslookup
tracert
