[Network] 네트워크 기초

해당 게시글은 '면접을 위한 CS 전공지식 노트' 도서를 학습한 후 개인적으로 정리한 내용으로 구성함을 밝힙니다.

 

네트워크

• 컴퓨터 등의 장치들이 통신 기술을 이용하여 구축하는 연결망
• 노드(node)와 링크(link)가 서로 연결되어 있으며, 리소스를 공유하는 집합
  • 노드 : 서버, 라우터, 스위치 등의 네트워크 장치
  • 링크 : 유선 또는 무선

 

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1. Throughput과 Latency

좋은 네트워크의 조건

1. 많은 처리량을 처리 가능
2. 지연 시간이 짧음
3. 장애 빈도가 적음
4. 보안성이 좋음

 

처리량 (Throughput)

• 정의
  • 링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양
  • 처리량 vs. 트래픽
    • 트래픽 : 특정 시점에 링크 내에 흐르는 데이터의 양
    • 트래픽이 많아졌다 = 흐르는 데이터가 많아졌다
    • 처리량이 많아졌다 = 처리되는 트래픽이 많아졌다
• 단위
  • bps (bits per second)
  • 초당 전송/수신되는 비트 수
• 특징
  • 트래픽의 규모, 네트워크 장치 간 대역폭, 네트워크 중간에 발생한 에러, 장치의 HW 스펙에 영향 받음
  • 대역폭 : 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수

 

지연 시간 (Latency)

• 정의
  • 요청이 처리되는 시간
  • 어떤 메세지가 두 장치 사이를 왕복 하는데 소요된 시간
• 특징
  • 매체 타입(유선, 무선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향 받음

 

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2. Network Topology와 병목 현상

Network Topology

노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는 지에 대한 방식이자 연결 형태

 

• 트리 토폴로지 (= 계층형 토폴로지)
  • 트리 형태로 배치한 네트워크 구성
  • 노드의 추가, 삭제가 쉬움
  • 특정 노드에 트래픽이 집중될 시, 하위 노드에 영향 끼칠 수 있음
• 버스 토폴로지
  • 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성
  • 근거리 통신망에서 사용 (LAN)
  • 설치 비용이 적음
  • 신뢰성이 높음
  • 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉬움
  • 스푸핑이 가능하다는 문제가 있음
    • 스푸핑 : 공격자가 송신부 → 수신부로 가는 패킷을 가로채 열람/조작 하는 공격
• 스타 토폴로지
  • 중앙 노드에 모두 연결된 네트워크 구성
  • 노드를 추가하기 쉬움
  • 에러를 탐지하기 쉬움
    • 장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우, 다른 노드에 끼치는 영향이 적음
    • 장애 노드가 중앙 노드일 경우, 전체 네트워크를 사용할 수 없음
  • 패킷의 충돌 발생 가능성 적음
• 링형 토폴로지
  • 각 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 통신을 하는 방식
  • 노드 수가 증가해도 네트워크 상의 손실이 거의 없음
  • 노드에 발생한 문제를 쉽게 찾을 수 있음
  • 패킷의 충돌 가능성 적음
  • 네트워크 구성 변경이 어려움
  • 회선에 장애 발생 시 전체 네트워크에 영향 끼침
• 메시 토폴로지
  • 망형 토폴로지라고도 하며, 그물망처럼 연결된 구조
  • 한 노드에 장애가 발생해도 여러 경로가 존재하기 때문에 네트워크 계속 사용 가능
  • 트래픽의 분산 처리가 가능
  • 노드의 추가가 어려움
  • 구축 및 운영 비용이 높음
• 토폴로지의 중요성
  • 병목 현상을 해결하는 데 활용됨
  • 병목 현상 : 전체 시스템이 하나의 구성 요소 (= bottleneck)로 인해 제한을 받는 현상

 

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3. 네트워크 분류

LAN (Local Area Network)	근거리 네트워크 (건물) 전송 속도 빠름 혼잡도 낮음
MAN (Metropolitan Area Network)	대도시 지역 네트워크 (서울) 전송 속도 보통 LAN 보다는 혼잡도 높음
WAN (Wide Area Network)	광역 네트워크 (국가, 대륙) 전송 속도 낮음 MAN 보다는 혼잡도 높음

 

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4. 네트워크 성능 분석 명령어

병목 현상의 주요 원인

• 네트워크 대역폭
• 네트워크 토폴로지
• 서버 CPU, Memory 사용량
• 비효율적인 네트워크 구성

 

네트워크 성능 분석 명령어

• ping
  • Packet INternet Groper
  • 대상 네트워크 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어
  • TCP/IP 프로토콜 중 ICMP 프로토콜을 이용해 동작함
  • 확인 가능한 정보
    • 해당 노드의 패킷 수신 상태
    • 패킷이 도달하기까지의 시간

      ping 10.0.0.1
      ping www.google.com -n 12     # 12번 패킷을 보내라
      

• netstat
  • 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는 명령어
  • 확인 가능한 정보
    • 네트워크 접속
    • 라우팅 테이블
    • 네트워크 프로토콜
  • 주로 서비스 포트가 열려있는지 확인할 때 사용

    netstat
    

• nslookup
  • DNS 관련 정보를 확인하는 명령어
  • 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인

    nslookup
    

• tracert
  • 윈도우 : tracert
  • 리눅스 : traceroute
  • 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인하는 명령어
  • 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 확인 가능

    tracert www.google.com
    

 

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5. 네트워크 프로토콜

• 서로 다른 장치들이 데이터를 주고 받기 위해 설정해둔 공통 인터페이스
• 약속된 규약
• IEEE or IETF에서 이를 표준화함