[네트워크] 네트워크의 기초 - 처리량, 지연시간, 네트워크 토폴로지

네트워크란? 

노드와 링크가 서로 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 집합

 

노드: 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치를 의미

링크: 유선 또는 무선을 의미

처리량과 지연시간

좋은 네트워크란 많은 처리량을 처리하며, 지연 시간이 짧고, 장애 빈도가 적으며, 좋은 보안을 갖춘 네트워크

처리량(throughput)

링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양. 얼만큼의 트래픽을 처리했는지.

많은 트래픽을 처리 == 많은 처리량을 가진다

 

단위는 bps(bits per second)

처리량은 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간의 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받는다.

대역폭: 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수

트래픽

특정 시점에 링크 내에 '흐르는' 데이터의 양

ex. 서버에 저장된 파일을 클라이언트가 다운로드할 때 발생되는 데이터의 누적량

 

- 트래픽이 많아졌다 == 흐르는 데이터가 많아졌다

- 처리량이 많아졌다 == 처리되는 트래픽이 많아졌다

 

지연 시간(latency)

지연 시간이란 요청이 처리되는 시간, 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는데 걸린 시간

지연시간은 매체 타입(유,무선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받는다.

 

네트워크 토폴로지

노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태를 의미.

 

트리 토폴로지

계층형 토폴로지라고도 하며, 트리 형태로 배체한 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 구성.

근거리 통신망(LAN)에서 사용.

• 설치비용이 적고 신뢰성이 우수하다.
• 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉽다.
• 그러나 스푸핑이 가능하다.

스푸핑

- LAN 상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서

특정(악의적인) 노드에 해당 패킷이 오도록 처리

 

스타 토폴로지

중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성

• 노드를 추가하고 에러를 탐지하기 쉽다.
• 패킷의 충돌 발생 가능성이 적다.
• 어떤 노드에 에러가 발생해도 쉽게 발견할 수 있다.
• 장애 노드가 중앙 노드가 아닐 시 다른 노드에 영향을 적게 끼침.
• but 중앙 노드에 장애 발생 시 전체 네트워크를 사용할 수 없다.
• 설치 비용이 고가다.

링형 토폴로지

각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길로 통신을 하는 망 구성 방식.

• 데이터는 노드에서 노드로 이동
• 노드 수가 증가돼도 네트워크상의 손실이 거의 없고 충돌 발생 가능성이 적다.
• 노드의 고장을 쉽게 찾을 수 있다. 
• but 네트워크 구성 변경이 어렵고 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향

메시 토폴로지

망형 토폴로지라고도 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구조.

• 한 단말 장치에 장애가 발생하도 여러 개의 경로가 존재해 네트워크를 계속 사용 가능
• 트래픽 분산 처리가 가능
• but 노드의 추가가 어렵고 구축 비용, 운용 비용이 고가이다.

병목 현상

토폴로지는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 된다.

 

병목 현상: 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상. 서비스에서 이벤트를 열었을 때 트래픽이 많이 생기고, 트래픽을 잘 관리하지 못할 경우 병목 현상이 생겨 사용자는 웹 사이트로 접근하지 못한다.

 

네트워크 분류

네트워크는 규모를 기반으로 분류할 수 있다.

LAN

사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모.

근거리 통신망을 의미하며 같은 건물이나 캠퍼스 같이 좁은 공간에서 운영됨.

전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않음.

 

MAN

대도시 지역 네트워크. 도시 같은 넓은 지역에서 운영됨.

전송 속도는 평균이며 LAN보다는 많이 혼잡.

 

WAN

광역 네트워크를 의미. 국가 또는 대륙 같이 더 넓은 지역에서 운영됨.

전송 속도는 낮고 MAN보다  더 혼잡.

 

네트워크 성능 분석 명령어

네트워크 관련 테스트를 통해 '네트워크로부터 발생한 문제점'인 것을 확인한 후 네트워크 성능 분석을 함.

 

ping (packet INternet Groper)

네트워크 상태를 확인하려는 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어.

해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되어 있는지 확인할 수 있으며
해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지의 시간 등을 알 수 있다.

 

TCP/IP 프로토콜 중에 ICMP 프로토콜을 통해 동작한다.

ICMP 프로토콜을 지원하지 않거나 네트워크 정책상 ICMP나 traceroute를 차단하는 경우 ping 테스팅 불가능

 

netstat

접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는 데 사용.

네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등 리스트를 보여줌.

주로 서비스의 포트가 열려 있는지 확인할 때 씀.

 

nslookup

DNS에 관련된 내용을 확인할 때 쓰는 명령어.

특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용.

 

tracert (window) / trceroute (linux)

목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어.

목적지 노드까지의 구간들 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는 지 확인할 수 있음.

 

네트워크 프로토콜 표준화

네트워크 프로토콜이란 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스.

IEEE, IETF라는 표준화 단체에서 정함.

 

ex) IEEE802.3은 유선 LAN 프로토콜