네트워크 : 네트워크 기기의 처리 범위

네트워크 기기는 계층별로 처리 범위를 나눌 수 있습니다.
상위 계층을 처리하는 기기는 하위 계층을 처리할 수 있지만
하위 계층을 처리하는 기기는 상위 계층을 처리할 수 없습니다.

 

• 애플리케이션 계층 : L7 스위치
• 인터넷 계층 : 라우터, L3 스위치
• 데이터 링크 계층 : L2 스위치, 브리지
• 물리 계층 : NIC, 리피터, AP

• 스위치란?
  여러 장비를 연결하고 데이터 통신을 중재하며 목적지가 연결된 포트로만 전기 신호를 보내
  전송하는 통신 네트워크 장비이다.

 

L7 스위치 (애플리케이션 계층을 처리하는 기기)  

L7 스위치는 로드밸런서라고도 하며, 서버의 부하를 분산하는 기기이다.
클라이언트로부터 오는 요청들을 뒤쪽의 여러 서버로 나누는 역할을 하며
시스템이 처리할 수 있는 트래픽 증가를 목표로 한다.

또한 로드밸런서는 L7 스위치뿐만 아니라 L4 스위치도 있다.

L4 스위치는 전송 계층을 처리하는 기기로 스트리밍 관련 서비스에서는 사용할 수 없으며
메시지를 기반으로 인식하지 못하고 IP와 포트를 기반으로 트래픽을 분산한다.

반면 L7 로드밸런서는 IP, 포트 외에도 URL, HTTP 헤더, 쿠키 등을 기반으로 트래픽을 분산한다.

또한, 바이러스, 불필요한 외부 데이터 등을 걸러내는 필터링 기능과 응용 프로그램 수준의 트래픽 모니터링
그리고 만약 장애가 발생한 서버가 있다면 정기적으로 체크하여 트래픽 분산에서 제외하는 헬스 체크(health check) 기능이 있다.

 

출저 : 정보보인기사 <예문사>

 

헬스 체크(health check) 

L4 스위치 또는 L7 스위치 모두 헬스 체크를 통해 정상적인 서버 또는 비정상적인 서버를 판별하는데,
헬스 체크는 전송 주기와 재전송 횟수 등을 설정한 이후 반복적으로 서버에 요청을 보내는 것을 말한다.

 

물론 이때, 서버에 부하가 되지 않을 만큼 요청 횟수가 적절해야 하며,
TCP, HTTP 등 다양한 방법으로 요청을 보내며 요청이 정상적으로 이루어졌다면 정상적인 서버로 판별한다.
예를 들어 TCP 요청을 보냈는데 3-way-handshake가 정상적으로 일어나지 않았다면 정상이 아닌 것이다.

서버의 상태를 주기적으로 점검하는 방법으로는 Link, ARP, ICMP, TCP, Script 방식이 있으며,
일정 시간 간격으로 서비스에 대하여 Open과 Close를 반복적으로 진행하여 서비스 제공 가능 유무를 점검한다.

ARP 헬스체크

ARP(Address Resolution Protocol) HealthCheck는
ARP(주소 결정 프로토콜)를 이용하여 서버의 상태를 검사하는 2계층 헬스체크 기능이며
ARP 테이블과 ARP 테이블 갱신을 통하여 점검한다.

 

ICMP 헬스체크 

ICMP(Internet Control Message Protocol) HealthCheck는
ICMP(인터넷 제어 메시지 프로토콜)를 이용하여 서버의 상태를 검사하는 3계층 헬스체크 기능으로,
ICMP의 특성을 이용하여 서버의 IP 주소 활성화를 확인하여 점검한다.

ICMP Echo Request 메시지를 전송한 후 ICMP Echo Reply 메시지 수신 여부에 따라서
서비스 서버의 서비스 가능 유무를 판단한다.

 

TCP 헬스체크

TCP(Transmission Control Protocol) 헬스체크는 전송 제어 프로토콜에서 제공하는 서비스 포트를 이용하여
서버의 상태를 점검하는 4계층 헬스체크 기능이며, 이미 지정된 포트를 사용하는 FTP, HTTP, Telnet 등과
개발자가 가용할 수 있는 영역에 있는 포트 번호를 이용하여 서비스 제공 가능 유무를 검사한다.
기본적으로 TCP의 3-way-handshake를 사용하며, 이후 서버의 소켓 낭비를 막기위해 RST 패킷을 보내 세션을 정리하는
4계층 헬스체크이다.

 

Script 헬스체크
스크립트 헬스체크는 Script를 이용하여 Application Demon을 점검하는 7계층 헬스체크 기능이며,

스크립트가 작성된 순서에 의하여 메시지를 전송하고 그에 따른 응답 메시지 유무에 따라서 서버의 서비스 가능 유뮤를 판단한다. 

 

https://jesc1249.tistory.com/6

[L4/L7 스위치] 8. 헬스 체크(Health Check)

 

 

로드밸런서를 이용한 서버 이중화 
로드밸런서는 대표적인 기능으로 서버 이중화를 들 수 있다.
서비스를 안정적으로 운용하기 위해서는 2대 이상의 서버가 필수적이기 때문이다.

로드 밸런서는 2대 이상의 서버를 기반으로 가상 IP를 제공하고 이를 기반으로 안정적인 서비스를 제공한다.

 

https://coconuts.tistory.com/265
https://eunhyee.tistory.com/229#--%25--Load%25--Balancing%25--%EC%25--%25-C%EA%25B-%25A-%EB%25A-%AC%EC%25A-%25--

[네트워크] 스위치(Switch) - L2, L3, L4 스위치 - L7 스위치

L4/L7 Load Balancing

---

라우터 (인터넷 계층을 처리하는 기기) 

라우터는 여러 개의 네트워크를 연결, 분할, 구분시켜주는 역할을 하며

"다른 네트워크에 존재하는 장치끼리 서로 데이터를 주고받을 때

패킷 소모를 최소화하고 경로를 최적화하여 최소 경로로 패킷을 포워딩" 

하는 라우팅을 하는 장비이다.

 

L3 스위치 (인터넷 계층을 처리하는 기기)

L3 스위치란 L2 스위치의 기능과 라우팅 기능을 갖춘 장비를 말한다.
L3 스위치를 라우터라고 해도 무방하다.
라우터는 소프트웨어 기반의 라우팅과 하드웨어 기반의 라우팅을 하는 것으로 나눠지고
하드웨어 기반의 라우팅을 담당하는 장비를 L3 스위치라고한다.

구분	L2 스위치	L3 스위치
참조 테이블	MAC 주소 테이블	라우팅 테이블
참조 PDU	이더넷 프레임	IP 패킷
참조 주소	MAC 주소	IP 주소

 

---

L2 스위치 (데이터 링크 계층을 처리하는 기기)

데이터 링크 계층을 처리하는 기기로는 L2 스위치와 브리지가 있다.

L2 스위치는 장치들의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블을 통해 관리하며,
연결된 장치로부터 패킷이 왔을 때 패킷 전송을 담당한다.

IP 주소를 이해하지 못해 IP 주소를 기반으로 라우팅을 불가능하며 단순한 패킷의 MAC 주소를 읽어 스위칭하는 역할을 한다.

만약 목적지가 MAC 주소 테이블에 없다면 전체 포트에 전달하고 MAC 주소 테이블을 일정 시간 뒤 삭제하는 기능도 있다.

 

브리지 (데이터 링크 계층을 처리하는 기기) 

브리지는 두 개의 근거리 통신망(LAN)을 상호 접속할 수 있도록 하는 통신망 연결 장치로,
포트와 포트 사이의 다리 역할을 하며 장치에서 받아온 MAC 주소를 MAC 주소 테이블로 관리한다.

 

---

물리 계층을 처리하는 기기

• NIC 
  LAN 카드라고 하는 네트워크 인터페이스 카드는 2대 이상의 컴퓨터 네트워크를 구성하는 데 사용하며,
  네트워크와 빠른 속도로 데이터를 송수신할 수 있도록 컴퓨터 내에 설치하는 확장 카드이다.
  
  
• 리피터 
  리피터는 들어오는 약해진 신호 정도를 증폭하여 다른 쪽으로 전달하는 장치를 말한다.
  이를 통해 패킷을 더 멀리 보낼 수 있다. 하지만 광케이블이 도입되며 현재는 잘 쓰이지 않는다.
  
  
• AP(Access Point)
  AP는 패킷을 복사하는 기기이다.
  AP에 LAN을 연결한 후 다른 장치에서 무선 LAN 기술을 사용하여 무선 네트워크 연결을 할 수 있다.