네트워크 기초

네트워크란?

• 노드 (node)와 링크 (link)가 서로 연결되어 있거나 연결되어 있지 않은 집합체
  • 노드란? - 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치를 의미하고 링크는 유선 또는 무선을 의미

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처리량과 지연시간

 - 네트워크 구축 시 '좋은' 네트워크를 만드는 것이 중요!

• 좋은 네트워크
   - 많은 처리량을 처리할 수 있고 지연 시간이 짧고 장애 빈도가 적으며 좋은 보안을 갖춘 네트워크
• 처리량 (throughput)
   - 링크를 통해 전달되는 단위 시간당의 데이터량 (단위시간 = bps)
   - 처리량은 사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받음
  (대역폭 - 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수)
• 지연 시간 (latency)
   - 요청이 처리되는 시간을 말하며 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는데 걸린 시간을 의미
   - 매체 타입(무선, 유선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받음

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네트워크 토폴로지와 병목 현상

• 네트워크 토폴로지 (network topology)
   - 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태를 의미
  • 트리 토폴로지 (tree topology)
     - 계층형 토폴로지라고 하며 트리 형태로 배치한 네트워크 구성
     - 노드의 추가, 삭제가 쉬우며 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있음
  • 버스 토폴로지 (bus topology)
     - 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성으로 근거리 통신망 (LAN)에 사용
     - 설치 비용이 적고 신뢰성이 우수하며 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉬움
     - 그러나 스푸핑이 가능한 단점이 있음
      (스푸핑 - LAN상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드(올바르지 않은 노드)에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것을 말함)
  • 스타 토폴로지 (star topology)
     - 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성
     - 노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 패킷의 충돌 발생 가능성이 적음
     - 어떠한 노드에 장애가 발생해도 쉽게 에러 발견 가능
     - 장애 발생 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적음
     - 중앙 노드에 장애 발생 시 전체 네트워크를 사용할 수 없고, 설치 비용이 고가임
  • 링형 토폴로지 (ring topology)
     - 각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신
     - 데이터는 노드와 노드를 통해 이동, 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷을 처리
     - 노드 수가 증가되어도 네트워크상의 손실이 거의 없고 충돌 발생 가능성이 적고, 고장을 쉽게 발견 가능
     - 네트워크 구성 변경이 어렵고 회선 장애 발생 시 전체 네트워크에 크게 영향을 끼치는 단점
  • 메시 토폴로지 (mesh topology)
     - 망형 토폴로지라고도 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구조
     - 하나의 단말 장치에 장애가 발생해도 경로가 여러 개이므로 네트워크 지속 사용과 트래픽 분산처리 가능
     - 노드의 추가가 어렵고 구축 비용과 운용 비용이 고가
• 병목현상
   - 네트워크의 구조라고 불리는 토폴로지가 중요한 이유는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문
   - 네트워크가 어떤 토폴로지를 갖고, 어떠한 경로로 이루어져 있는지 알아야 올바른 병목 현상 해결 가능

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네트워크 분류

 - 네트워크는 규모를 기반으로 분류 가능
 - LAN (Local Area Network) : 사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모, 전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않음
 - MAN (Metropolitan Area Network) : 대도시 정도의 규모, 평균 전송 속도를 가지고 LAN보다 혼잡
 - WAN (Wide Area Network) : 세계 규모(광역 네트워크), 전송 속도가 낮고 MAN보다 더 혼잡

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네트워크 성능 분석 명령어

 - 애플리케이션 코드상에는 문제가 없는데 사용자가 서비스로부터 데이터를 가져오지 못하는 상황이 발생
 - 이 경우 네트워크 병목 현상일 가능성이 있음
 - 병목현상 원인 : 네트워크 대역폭, 네트워크 토폴로지, 서버 CPU, 메모리 사용량, 비효율적인 네트워크 구성
 - 이때 네트워크 관련 테스트와 무관한 테스를 통해 문제점 확인 후 네트워크 성능 분석 필요

• ping (Packet INternet Groper)
   - 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어
   - 해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지 시간과 네트워크가 잘 연결되어 있는지 확인 가능
   - ping은 TCP/IP 프로토콜 중 ICMP 프로토콜을 통해 동작하며, 이 때문에 ICMP 프로토콜을 지원하지 않는 기기를 대상으로는 실행할 수 없거나 네트워크 정책상 ICMP 나 traceroute를 차단하는 경우 ping 테스트 불가
• netstat
   - 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는 데 사용
   - 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등 리스트를 표시
   - 주로 서비스의 포트가 열려 있는지 확인할 때 사용
• nslookup
   - DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 쓰는 명령어
   - 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용
• tracert
   - 윈도우 = tracert, 리눅스 = traceroute라는 명령어로 구동
   - 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용
   - 목적지 노드까지 구간들 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 확인 가능
   - 이외에도 ftp를 통해 대형 파일을 전송하여 테스트하거나 tcpdump를 통해 노드로 오고 가는 패킷을 캡처하는 등의 명령어가 존재
   - 네트워크 분석 프로그램으로는 wireshark, netmon 이 있음

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네트워크 프로토콜 표준화

 - 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스
 - 이 프로토콜은 기업이나 개인이 발표해서 정하는 것이 아닌 IEEE 또는 IETF라는 표준화 단체가 정함
 - Ex) 웹 접속 시 사용하는 HTTP는 상호간에 약속된 인터페이스인 HTTP 프로토콜을 통해 노드들은 웹 서비스를 기반으로 데이터를 주고받을 수 있음