네트워크 기초
네트워크
- 노드(node)와 링크(link)가 서로 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 집합
- 노드 : 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치
- 링크(엣지) : 유선 또는 무선과 같은 연결매체 (와이파이나 LAN)
트래픽
- 특정 시점에 링크 내의 ‘흐르는’ 데이터의 양
- ex) 서버에 저장된 파일을 클라이언트가 다운로드 시 발생되는 데이터의 누적량
- 트래픽이 많아졌다. = 흐르는 데이터가 많아졌다.
- 처리량이 많아졌다. = 처리되는 트래픽이 많아졌다.
처리량
- 처리량(throughput) : 링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양
- 보통 얼마만큼의 트래픽을 처리했는지 나타낸다.
- 많은 트래픽을 처리한다. = 많은 처리량을 가진다.
- 사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받는다.
대역폭
- 대역폭(bandwidth) : 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수(최대 트래픽)
- 대략적인 최대 동시 접속자수 유추의 척도가 된다.
지연시간
- 지연시간(latency) : 요청이 처리되는 시간
- 어떤 메세지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간
RTT
- RTT(Roud Trip Time 왕복 지연 시간) : 신호를 전송하고 해당 신호의 수신확인에 걸린 시간을 더한 값
- 어떤 메세지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간
네트워크 토폴로지
- 버스, 스타, 트리
- 네트워크를 설계할 때 고려하는 것
- 노드와 링크가 어떻게 구성되어 있는지에 대한 방식, 연결형태
토폴로지의 필요성
병목 현상
- 병목(bottleneck) 현상은 트래픽에 의해 데이터 흐름이 제한되는 상황을 의미한다.
- 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한받는 현상
- 핫스팟이라고도 한다.
버스 토폴로지
- 특징
- 하나의 회선에 여러 개의 노드
- 노드 추가, 삭제가 쉽다.
- 설치 비용이 적다.
- 장점
- 소규모 네트워크를 구축하기 매우 쉽다.
- 한 노드에 장애가 발생해도 다른 노드에 영향 X
- 단점
- 메인 링크에 많은 트래픽이 생기면 정체현상 발생 가능성이 높다.(패킷 손실율이 높다)
- 메인 링크가 망가지면 큰 문제가 생긴다.
스타 토폴로지
- 특징
- 중앙에 있는 노드를 기반으로 연결된 형태
- 노드 추가, 삭제가 쉽다.
- 장점
- 중앙 노드가 아닌 한 노드에 장애가 발생해도 다른 노드에 영향 X
- 안정성이 높다.
- 침해가 확장하기 어려운 구조
- 중앙 노드를 무조건 거쳐야 한다. → 중앙 노드의 방화벽 등이 더욱 견고한 편
- 단점
- 중앙 노드에 에러가 발생하면 큰 문제가 생긴다.
트리 토폴로지
- 특징
- 트리 형태(계층적 토폴로지)
- 노드의 추가, 삭제가 보통인 편(리프 노드를 기반으로 확장은 용이하나 다른 노드는 어렵다)
- 버스 토폴로지와 스타 토폴로지의 하이브리드 형태
- 장점
- 노드 확장이 용이하다(주로 리프 노드로 확장한다)
- 리프노드의 에러는 나머지 부분에 영향을 미치지 않는다.
- 단점
- 특정 노드 트래픽 집중 시 하위 노드에 영향이 간다.
- 루트 노드에 문제가 생기면 전체 네트워크에 큰 문제가 생긴다.
링 형 토폴로지
- 특징
- 고리 형태
- 노드 추가, 삭제가 쉬움 (연결 리스트)
- 장점
- 노드 수가 많아져도 데이터 손실이 없다.
- 토큰을 기반으로 연속적으로 노드를 거치며 통신 권한 여부를 따지고 해당 권한이 없는 노드는 데이터를 전달받지 않는다.
- 단점
- 링크 또는 노드가 하나만 에러가 발생해도 전체 네트워크에 영향
- 토큰이 없는 노드는 통신에 참여를 못하며 데이터 공유가 안됨
메시 토폴로지
- 특징
- 그물망 형태
- 노드 추가, 삭제가 어렵다.
- 풀(full)메시 토폴로지의 경우 n * (n – 1) / 2 의 회선이 필요하다. (대각선 공식)
+ partially connected mesh topology
- 장점
- 안정성이 높다.
- 한 노드에 장애가 생겨도 다른 노드에 영향을 미치지 않는다.
- 트래픽을 분산할 수 있다.
- 단점
- 회선이 비효율적으로 많기 때문에 구축 비용이 비싸다.
네트워크 통신방법
유니캐스트
- 1 : 1 통신
- 대표적으로 HTTP 통신이 있다.
- 가장 일반적인 네트워크 전송 형태
멀티 캐스트
- 1 : N 통신
- N이지만 모든 노드들에게 데이터를 전달하지는 않고 특정 그룹에게만 데이터를 전달한다.
브로드 캐스트
- 1 : N 통신
- 그룹이 아닌 연결되어있는 모든 노드에게 데이터를 전달한다.
- ex) ARP
네트워크 분류
- 네트워크는 LAN, MAN, WAN 순으로 분류된다.
- LAN 이 가장 작은단위, WAN이 가장 큰 단위이며 보통은 반경, 속도의 크기를 기반으로 분류한다.
- 그러나 개념적으로 이해해서 분류하는게 중요하다.
LAN
- local area network 근거리 통신망
- MAN, WAN 보다 높은 안정성과 속도를 가지고 있다.
- 소규모 네트워크 (집, 사무실) 에 적합하다. → 보통 허브나 스위치로 연결
- 하나의 논리적 주소인 IP를 기반으로 여러 개의 물리적 주소인 MAC 주소로 구별하는 네트워크
MAN
- metropolitan area network 대도시 통신망
- 도시와 도시의 통신망을 의미하며 2개 이상의 LAN이 연결되어 구성된다.
- 라우터, 브릿지 등으로 연결된다.
WAN
- wide area network 광역 통신망
- 국가와 국가와의 통신망을 뜻하며 인터넷이라고도 한다.
- 많은 라우터를 거쳐 다른 국가와도 연결된다.