네트워크

네트워크란 노드와 링크가 서로 연결되어 있거나 연결되어 있지 않은 집합체를 의미한다.

• 노드 : 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치
• 링크 : 유선 또는 무선

좋은 네트워크란 많은 처리량을 처리할 수 있으며 지연 시간이 짧고 장애 빈도가 적으며 좋은 보안을 갖춘 네트워크를 말한다.

• 처리량
  • 링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터양
  • 단위는 bps를 사용하며 초당 전송 또는 수신되는 비트 수라는 의미다.
  • 처리량은 사용자들이 많이 접솔할 때 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받는다.
  • 대역폭이란 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수를 의미한다.
• 지연 시간
  • 요청이 처리되는 시간을 말하며 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간
  • 매체 타입(무선, 유선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받는다.

 

네트워크 토폴로지

노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태를 의미한다.

• 트리 토폴로지
  • 계층형 토폴로지라고 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 말한다
  • 근거리 통신망(LAN)에서 사용한다.
  • 설치 비용이 적고 신뢰성이 우수하며 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉽다.
  • 스푸핑이 가능한 문제점이 있다.
    • 스푸핑 LAN 상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것을 말한다.
• 스타 토폴로지
  • 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성을 말한다.
  • 노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 패킷의 충돌 발생 가능성이 적다.
  • 어떠한 노드에 장애가 발생해도 쉽게 에러를 발견할 수 있다.
  • 장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 적게 끼친다.
  • 중앙 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크를 사용할 수 없다.
  • 설치 비용이 높다.
• 링형 토폴로지
  • 각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성 방식이다.
  • 데이터는 노드에서 노드로 이동하게 되며 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷을 처리한다.
  • 노드 수가 증가되어도 네트워크상의 손실이 거의 없다.
  • 충돌 발생 가능성이 적다.
  • 노드 고장 발견을 쉽게 할 수 있다.
  • 네트워크 구성 변경이 어렵다.
  • 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 크게 끼친다.
• 메시 토폴로지
  • 망형 토폴로지라고도 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구조이다.
  • 한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 개의 구조가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있고 트래픽 분산 처리가 가능하다.
  • 노드의 추가가 어렵다.
  • 구축 비용과 운용 비용이 높다.

 

토폴로지가 중요한 이유는 병목 현상를 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문이다.

병목 현상 : 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상을 말한다. 예를 들어 서비스에서 이벤트를 열었을 때 트래픽이 많이 발생하고 그 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병목 현상이 생겨 사용자는 웹 사이트로 들어가지 못한다.

 

네트워크 분류

네트워크는 규모를 기반으로 분류할 수 있다. 사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모인 LAN, 서울시 등 시 정도의 규모인 MAN, 세계 규모의 WAN으로 나뉜다.

• LAN
  • 근거리 통신망
  • 전송 속도가 빠르며 혼잡하지 않다.
• MAN
  • 대도시 지역 네트워크
  • 전송 속도는 평균이며 LAN보다는 혼잡하다.
• WAN
  • 광역 네트워크
  • 전송 속도는 낮으며 MAN보다 더 혼잡하다.

 

네트워크 성능 분석 명령어

애플리케이션 코드상에는 전혀 문제가 없지만 사용자가 서비스로부터 데이터를 가져오지 못하는 상황이 발생하기도 하는데, 이는 네트워크 병목 현상일 가능성이 높다. 병목현상의 주된 원인으로는 네트워크 대역폭, 네트워크 토폴로지, 서버 CPU, 메모리 사용량, 비효율적인 네트워크 구성이 있다. 이때 네트워크 관련 테스트와 네트워크와 무관한 테스트를 통해 '네트워크로부터 발생한 문제점'인 것을 확인한 후 네트워크 선응 분석을 해봐야 한다. 이때 사용되는 명령어들을 알아보자.

• ping
  • 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어이다.
  • 해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지의 시간 등을 알 수 있으며 해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되어 있는지 확인할 수 있다.
  • TCP/IP 프로토콜 중에 ICMP 프로토콜을 통해 동작하기 때문에 이를 지원하지 않는 기기를 대상으로 하거나 네트워크 정책상 ICMP나 traceroute를 차단하는 대상인 경우 실행할 수 없다.
  • ping[IP 주소 또는 도메인 주소]로 실행한다

• netstat
  • 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는데 사용된다.
  • 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등 리스트를 보여준다.
  • 주로 서비스의 포트가 열려 있는지 확인할 때 사용한다.
• nslookup
  • DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 사용하는 명령어이다.
  • 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용한다.
• tracert(윈도우) / traceroute(리눅스)
  • 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어이다.
  • 목적지 노드까지 구간들 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 등을 확인할 수 있다.
• 이외에도 ftp를 통해 대형 파일을 전송하여 테스팅하거나, tcpdump를 통해 노드를 오고가는 패킷을 캡처하는 명령어가 있다.
• 네트워크 분석 프로그램으로 wireshark, netmon이 있다.

 

네트워크 프로토콜 표준화

네트워크 프로토콜이란 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스를 말한다. 이는 개인이나 기업이 아닌 IEEE, IETF라는 표준화 단체가 정한다.

HTTP 또한 노드들이 웹 서비스를 기반으로 데이터를 주고 받을 수 있게 해주는 약속된 인터페이스이다.