(네트워크) 1. 네트워크의 기초

TODO :  ping, netstate 같은 것들 스크린샷 추가하기

 

네트워크 차례:

1. 네트워크의 기초

2. TCP/TP 4계층 모델

3. 네트워크 기기

4. IP 주소

5. HTTP

 

네트워크란? 

노드(node)와 링크(link)가 서로 연결되어 있거나 연결되어 있지 않은 집합체를 의미합니다. 

노드와 링크

여기서 노드란 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치를 의미하고 링크는 유선 또는 무선을 의미합니다. 

 

1.1 처리량과 지연시간

'좋은' 네트워크 = (a) 많은 처리량 (b) 지연 시간 짧음 (c) 장애 빈도 적음 (d) 좋은 보안

 

처리량(throughput) :

• 링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터양을 말합니다.
• 단위로는 bps(bits per second)를 씁니다. 
• 처리량은 사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의 스펙등 영향을 받습니다. 

지연 시간:

• 요청이 처리되는 시간을 말하며 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간을 말합니다.
• 지연 시간은 매체 타입(무선, 유선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간의 영향을 받습니다. 

지연 시간

1.2 네트워크 토폴로지와 병목현상

네트워크 토폴로지(network topology)는 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태를 의미합니다.

1. 트리 토폴로지
2. 버스 토폴로지
3. 스타 토폴로지
4. 링형 토폴로지
5. 메시 토폴로지 

 

트리 토폴로지 

트리(tree) 토폴로지는 계층형 토폴로지라고 하며 트리 형태로 배치한 네트워크 구성을 말합니다.

• 장점 : 노드의 추가, 삭제가 쉬움
• 단점: 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있습니다.

 

버스 토폴로지

버스(bus) 토폴로지는 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성을 말하며 근거리 통신망(LAN)에서 사용합니다.

• 장점 : 설치 비용이 적고 우수하며 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉽습니다.
• 단점 : 스푸핑이 가능한 문제점이 있습니다. 

 

스푸핑

스푸핑은 LAN상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것을 말합니다. 

스타 토폴리지

스타(star,  성형) 토폴로지는 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성을 말합니다.

• 장점 : 노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 패킷의 충돌 발생 가능성이 적음. 어떠한 노드에 장애가 발생해도 쉽게 에러를 발견할 수 있다. 장애 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적습니다. 
• 단점: 하지만 중앙 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크를 사용할 수 없습니다. 비용이 비쌉니다. 

 

메시 토폴로지

메시(mesh) 토폴로지는 망형 토폴로지라고도 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구조입니다. 

장점 :

• 한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 개의 경로가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있다.
• 트래픽의 분산 처리가 가능하다

단점 : 

• 비용이 고가이다. 

병목 현상

네트워크의 구조라고 일컫는 토폴리지가 중요한 이유는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문.

예를 들어 앞의 그림처럼 서비스를 만들었는데, 병목 현상이 일어나서 사용자가 서비스를 이용할 때 지연 시간이 길게 발생하고 있다고 해봅시다. 관리자가 큰돌이 지연 시간을 짧게 만들기 위해 대역폭을 크게 설정했음에도 성능이 개선되지 않았습니다.

 

관리자 큰돌이 네트워크 토폴리지가 어떻게 되어 있나 확인 했고, 서버와 서버 간 그리고 게이트웨이로 이어지는 회선을 추가해서 병목 현상을 해결했습니다. 이처럼 네트워크가 어떤 토폴로지를 갖는지, 또한 어떠한 경로로 이루워져 있는지 알아야 병목 현상을 올바르게 해결 가능.

1.3 네트워크 분류

네트워크는 규모를 기반으로 분류할 수 있다.  

• LAN(Local Area Network) : 사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모
• MAN(Metroplitan Area Network) : 서울시 등 시 정도의 규모
• WAN(Wide Area Network): 세계 규모

LAN : LAN은 근거리 통신망을 의미하며 같은 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간에서 운영됨. 전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않다.

MAN: MAN은 대도시 지역 네트워크를 나타내며 도시 같은 넓은 지역에서 운영됩니다. 전송 속도는 평균이며 LAN 보다는 더 많이 혼잡합니다. 

WAN : WAN은 광역 네트워크를 의미하며 국가 또는 대륙 같은 더 넓은 지역에서 운영됩니다. 전송 속도는 낮으며 MAN보다 더 혼잡합니다. 

1.4 네트워크 성틍 분석 명령어 

애플리케이션 코드상에는 전혀 문제가 없는데 사용자가 서비스로부터 데이터를 가져오지 못하는 상황이 발생되기도 하며, 이는 네트워크 병목 현상일 가능성이 있습니다.

 

네트워크 병목 현상의 주된 원인 :

• 네트워크 대역폭 ???
• 네트워크 토폴로지 
• 서버 CPU,  메모리 사용량
• 비효율적인 네트워크 구성

이떄는 네트워크 관련 테스트와 네트워크와 무관한 테스트를 통해 '네트워크로부터 발생한 문제점'인 것을 확인한 후 네트워크 성능 분석을 해봐야 합니다.

 

이때 사용되는 명령어들 :

(1) ping  (2) netstat (3) nslookup (4) tracert

 

(1) ping :

• ping(Packet INternet Groper)은 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어입니다.
• 이를 통해 해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지 시간 등을 알 수 있으며 해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되어 있는지 확인할 수 있습니다.
• ping은 TCP/IP 프로토콜 중에 ICMP 프로토콜을 통해 동작하며, 이 때문에 ICMP 프로토콜을 지원하지 않는 기기를 대상으로 실행할 수 없거나 네트워크 정책상 ICMP나 traceroute를 차단하는 대상의 경우 ping 테스팅은 불가능합니다.

ICMP란??

인터넷 제어 메시지 프로토콜(Internet Control Message Protocol, ICMP)는 네트워크 내 장치가 데이터 전송과 관련된 문제를 전달하기 위해 사용하는 프로토콜입니다. 

ping은 네트워크 상태 확인 && ICMP 프로토콜 지원하지 않는 기기로는 확인 불가능

 

(2) netstat :

• netstat 명령어는 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는 데 사용된다.
• 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜등 리스트를 보여준다. 

(3) nslookup :

•  nslookup은 DNS에 관련된 내용을 확이낳기 위해 쓰는 명령어입니다. 특넝 도메인에서 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용합니다.

(4) traceroute(리눅스), tracert(윈도우)

• 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어입니다.
• 목적지 노드까지 구간들 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 등을 확인할 수 있습니다.

1.5 네트워크 프로토콜 표준화

네트워크 프로토콜이란 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스를 말합니다. IETF라는 단체이서 정합니다. IEEE802.3은 유선  LAN 프로토콜로, 유선으로 LAN을 구축할 때 쓰이는 프로토콜입니다.  이롤 통해 만든 기업이 다른 장치라도 서로 데이터를 수신할 수 있는 것입니다.

 

예를 들어 웹에 접속할 때 쓰이는 HTTP가 있습니다. '서로 약속된' 인터페이스인  HTTP라는 프로토콜을 통해 노드들은 웹 서비스를 기반으로 데이터를 주고 받을 수 있습니다.