[NetWork] 네트워크 기초

 

네트워크란 노드와 링크가 서로 연겨로디어 있거나 연결되어 있지 않은 집합을 의미한다.

여기서 노드란 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치를 의미하고 링크는 유선 또는 무선을 의미한다.

 

 

처리량과 네트워크 지연

 

네트워크를 구축할 때는 좋은 네트워크로 만드는 것이 중요하다. 좋은 네트워크란 많은 처리량을 처리할 수 있으며 지연 시간이 짧고 장애 빈도가 적으며 좋은 보안을 갖춘 네트워크를 말한다.

 

처리량이란 링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터양을 말한다.

단위로는 bps를 사용하고 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.

 

 

여기 그림의 대역폭이랑 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수를 말한다.

 

지연시간이란 요청이 처리되는 시간을 말하며 어떤 메시지가 두 장치 사이클을 왕복하는데 걸리는 시간을 말한다. 지연 시간은 매체 타입(유무선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받는다.

 

네트워크 토폴로지와 병목 현상

 

네트워크 토폴로지란 네트워크를 설계할 때 고려하는 네트워크 토폴로지를 알아보자. 네트워크 토폴로지는 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태를 말한다.

 

트리 토폴로지는 계층형 토폴로지라고 하며 트리 형태로 배치한 네트워크 구성을 말한다. 노드의 추가, 삭제가 쉬우며 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있다.

 

트리 토폴로지

 

버스 토폴로지는 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성을 말하며 근거리 통신망에서 사용한다. 설치 비용이 적고 실뢰성이 우수하여 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉽다. 그러나 스푸핑이 발생할 가능성이 문제점으로 있다.

 

버스 토폴로지

 

스푸핑이란 LAN상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것을 말한다. 수신부로 이동해야되는 패킷이 악의적인 노드에 전달되게 만들 수 있다.

 

스타 토폴로지는 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성을 말한다. 노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 패킷의 충돌 발생 가능성이 적다. 또한 어떠한 노드에 장애가 발생하더라도 쉽게 해결이 가능하며 장애 노드가 중앙 노드가 아닌 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적다. 하지만 중앙 노드에 장애가 발생할 경우 전체 네트워크를 사용할 수 없는 문제가 발생한다.

 

스타 토폴로지

 

링형 토폴로지는 각각의 노드가 양 옆의 두 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 적고 노드의 고장을 쉽게 찾을 수 있다. 하지만 네트워크 구성 변경이 어렵고 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 크게 끼치는 단점이 있다.

 

링형 토폴로지

 

메시 토폴로지는 망형 토폴로지라고도 하며 그물망처럼 연겨로디어 있는 구조이다. 한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 개의 경로가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있고 트래픽도 분산 처리가 가능합니다. 하지만 노드의 추가가 어렵고 구축 비용과 운용 비용이 고가라는 단점이 있다.

 

메시 토폴로지

 

병목현상

 

네트워크의 구조라고도 일컫는 토폴로지가 중요한 이유는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기존이 되기 때문이다. 

 

 

그림과 같은 서비스를 만들었는데, 병목 현상이 일어나서 사용자가 서비스를 이용할 때 지연 시간이 길게 발생하고 있다고 가정하고 지연 시간을 짧게 만들기 위해 대역폭을 크게 설정해도 해결되지 않는다.

 

 

그림처럼 회선을 추가해서 서버와 서버 간 그리고 게이트웨이로 이어지는 회선을 추가해서 병목 현상을 해결한다. 이처럼 네트워크가 어떤 토폴로지를 갖는지, 또한 어떠한 경로로 이루어져 있는지 알아야 병목 현상을 해결할 수 있다.

 

병목 현상은 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상을 말한다. 예를 들어 병의 몸통보다 병의 목 부분 내부 지름이 좁아서 물이 상대적으로 천천히 쏟아지는 것에 비유할 수 있다. 서비스에서 이벤트를 열었을 때 트래픽이 많이 생기고 그 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병목 현상이 생겨 사용자는 웹사이트로 들어가지 못한다.