네트워크는 컴퓨터 등의 장치들이 통신 기술을 이용하여 구축하는 연결망을 지칭하는 용어이다.
네트워크란 노드(node)와 링크(link)가 서로 연결되어 있거나 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 집합을 의미한다.
- 노드 (node) : 컴퓨터 네트워크를 구성하는 기기 1개, 즉 네트워크에 연결되어 있는 1개의 기기를 의미한다.
예를 들어 네트워크 상에 다양한 서비스를 제공하고 있는 서버나 네트워크에 연결되어 있는
프린터, 전화기 등도 노드(node)라고 볼 수 있다. (서버, 라우터, 스위치 등) - 링크(link) : 노드와 노드는 연결하는 케이블이다. 혹은 엣지(edge)라고도 부른다.
엄밀히 말하자면 엣지는 링크 중에서도 다른 네트워크와의 경계선에 있는 부분을 일컫는다. (유선 연결, 무선 연결)
링크(엣지)와 노드를 합쳐서 1개의 네트워크가 완성된다.
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.
- 처리량
처리량은 링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양을 말하며 보통 얼만큼의 트래픽을 처리했는지를 나타낸다.
' 많은 트래픽을 처리한다 = 많은 처리량을 가진다. '
https://rio0205.tistory.com/15
단위로는 bps(bits per second)를 쓴다. <초당 전송 또는 수신되는 비트의 수라는 의미이다.>
처리량은 사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러,
장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받는다.
트래픽은 특정 시점에 링크 내에 '흐르는' 데이터의 양을 말한다.
- 트래픽이 많아졌다. = 링크에 흐르는 데이터가 많아졌다.
- 처리량이 많아졌다. = 처리되는 트래픽이 많아졌다.
- 지연 시간
지연 시간이란 요청이 처리되는 시간을 말하며 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간을 의마한다.
네트워크 토폴로지와 병목 현상
네트워크 토폴로지란
간단하게는 네트워크를 설계할 때 고려하는 부분인데 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태를 의미한다.
즉, 네트워크의 물리적 연결 형태를 의미하는 용어다.
통신에 참여하는 컴퓨터와 리피터, 라우터, 허브와 같은 네트워크 장비들이 어떤 형태로 연결되어 있는지를 의미하는 것이다.
네트워크 포톨리지는 크게 버스형(LAN), 링형, 스타형(성형, 전화교환망) 등이 있다.
1. 트리형
트리 토폴로지는 계층형 토폴로지라고 하며 트리 형태로 배치한 네트워크 구성을 말한다. (케이블TV)
- 장점 : 노드의 추가, 삭제가 쉽다. 즉, 관리와 확장이 용이하다.
- 단점 : 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있다. 또한 중앙 노드가 고장나면 통신을 할 수 없다.
단방향으로만 가능하다(일방적으로 데이터를 넘긴다.. 케이블티비로 일방적으로 데이터 받자나요..)
2. 버스형
버스형 토폴리지는 중양 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성을 말한다. (LAN)
- 특징 : 1개의 통신회선에 여러 개의 단말접속이 가능하며, 신뢰성고 유연성이 높고 광범위한 기기의 처리가 가능하다.
- 장점 : 하나의 통신회선을 여러 단말이 공유한다. 때문에 물리적 구조가 간단하고, 단말의 추가와 삭제가 쉬우며
단말의 고장이 통심망에 영향을 주지 않는다. 경로제어 또한 불필요하다. - 단점 : 기밀성을 제공하지 못한다 (스니핑?? 스푸핑?? 문제발생). 통신회선길이가 제한된다(유선연결). 우선순위제어가 어렵고,
광섬유 전송매체를 사용할 수 없다.(Tapping 문제), 단말이 고장나면 찾기가 어렵다.
3. 스타형 (성형)
스타 토폴로지는 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성을 말한다. (전화망, 은행 C/S)
- 특징 : 높은 신뢰성, 중앙 집중 제어용(고도의 신뢰성을 갖는 중앙 노드가 필요하다)
각 컴퓨터에서 나온 케이블 세그먼트가 허브라는 중앙 구성요소에 연결된다.
데이터 전송제어를 중앙제어기가 담당하기 때문에 스테이션의 부하가 적은 편이다. - 장점 : 중앙집중제어로 유지와 관리가 편하다. 고장 발견이 쉽고, 통신의 기밀성을 제공한다.
한 컴퓨터가 고장나더라도 다른 통신에 영향을 주지않는다. - 단점 : 중앙교환기가 고장이 나면 모두 통신이 마비된다. 단말의 증가에 따라 회선이 증가한다.(비용 많이듬)
회선의 효율성이 감소한다.(단말기가 쉴때도 점유하고 있다.
중앙 제어장치에 각 노드들이 점 대 점 방식으로 연결되어 있는 구조이므로, 케이블 비용이 많이들며 다수의 케이블로 인해
네트워크 설치비용이 많이 든다.
또한, 네트워크에서 노이즈가 다소 많이 발생한다.
4. 링형 (행정관련)
링형 토폴로지는 각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성 방식
- 특징 : 토큰링(Token Ring)이라고도 하며, 광섬유 사용 성능이 제일 우수하다.
한 번에 하나의 컴퓨터에 데이터를 전송하기 때문에 사용 경쟁이나 충돌이 발생하지 않으며,
케이블 트래픽이 쌓여 재전송을 해야하는 경우가 발생하지 않는다. - 장점 : 공평성 (대역폭이 부족할 시 공평하게 나눠쓰도록 알고리즘이 맞춰져 있다.)
고장발견이 쉽고 전송로의 길이를 가장 짧게 할 수 있다. - 단점 : 단말마다 중계하므로 단말이 고장 시 전체 망 고장위험이 있다. (그래서 예비링이 추가되어 이중링 형식으로 되어있다.)
회선이 공유되기에 보안성 제공이 어렵다.
기기의 수와 데이터 유형이 제한 받는다.
5. 메쉬형(망형)
메시 토폴리지는 망형 토폴리지라고도 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구조이다. (인터넷)
- 특징 : 라우팅(그림의 빨간색<라우터>)이 필요하며, 단말기 또는 컴퓨터를 다른 모든 단말기와 서로 연결시킨 형태이다.
- 장점 : 여러 경로로 데이터를 보낼 수 있다. 트래픽 분산제어가 가능하고, 신뢰성이 있다.
집중/분산 장애 시 우회가 가능하다. - 단점 : 고도의 라우팅 기술이 필요하다. OAM(운영 관리 보수 서비스)이 필요하고,
통신회선의 수요가 크다, 단말의 추가가 어렵다.
병목 현상
네트워크의 구조라고도 일컫는 토폴로지가 중요한 이유는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문이다.
왼쪽 그림에서 병목 현상이 발생했을때 네트워크가 어떤 토폴로지를 갖는지, 또한 어떠한 경로로 이루어져 있는지 알아야
병목 현상을 해결할 수 있다.
네트워크의 분류
네트워크는 규모를 기반으로 분류할 수 있다.
사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모인 LAN (Local Area Network)
서울시 등 시 등의 규모인 MAN (Metropolitan Area Network)
세계 규모의 WAN (Wide Area Network)
- LAN : 근거리 통신망을 의미하며 같은 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간에서 운영된다.
전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않다. - MAN : 대도시 지역 네트워크를 나타내며 도시 같은 넓은 지역에서 운영된다.
전송 속도는 평균이며 LAN보다는 더 많이 혼잡하다. - WAN : 광역 네트워크를 의미하며 국가 또는 대륙 같은 더 넓은 지역에서 운영된다.
전송 속도는 낮으며 MAN보다 더 혼잡하다.
애플리케이션 코드상에는 전혀 문제가 없는데 사용자가 서비스로부터 데이터를 가져오지 못하는 상황이 발생되기도 하며,
이는 네트워크 병목 현상일 가능성이 있다.
네트워크 병목 현상의 주된 원인은 다음과 같다.
- 네트워크 대역폭
- 네트워크 토폴로지
- 서버 CPU, 메모리 사용량
- 비효율적인 네트워크 구성
이때는 네트워크 관련 테스트와 네트워크와 무관한 테스트를 통해 '네트워크로부터 발생한 문제점'인 것을 확인한 후
네트워크 성능 분석을 해봐야 한다.
Ping (Packet Internet Groper)
네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전공하는 명령어이다.
해당 노드의 패킷 수신과 도달하기까지의 시간 등을 알 수 있으며,
해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되어 있는지 확인할 수 있다.
Ping은 TCP/IP 프로토콜 중에 ICMP 프로토콜을 통해 동작하기에
ICMP 프로토콜을 지원하지 않거나 traceroute를 차단하는 대상의 경우 ping 테스팅은 불가능하다.
netstat
netstat 명령어는 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는 데 사용되며
네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등 리스트를 보여준다.
주로 서비스의 접속 포트가 열려 있는지 확인할 때 쓴다.
nslookup
DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 쓰는 명령어이다.
특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용한다.
tracert
윈도우에서는 tracert 이고, 리눅스 환경에서는 traceroute 이라는 명령어이다.
이것은 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어이다.
목적지 노드까지 구간들 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 등을 확인할 수 있다.
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