[CS] 네트워크의 기초(처리량, 지연 시간, 토폴로지, 병목, 명령어, 프로토콜 표준화,. )

네트워크(Network)란?

네트워크 : 컴퓨터 등의 장치들이 통신기술을 이용하여 구축하는 연결망을 지칭하는 용어.
                - 노드(node)와 링크(link)가 서로 연결되어있거나 연결되어있지 않은 집합체를 의미.

* 노드 : 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치를 의미.

* 링크 : 유선 또는 무선을 의미.

1. 처리량과 지연 시간

    네트워크 구축시 중요한 것은 '좋은' 네트워크로 만드는 것이 중요.

좋은 네트워크	처리량	지연 시간	장애 빈도	보안 상태
	많음	짧음	적음	좋음

    처리량(throughput)

처리량 : 링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터양을 말함.
    ㄴ 단위 : bps(bits per second). 초당 전송 또는 수신되는 비트의 수를 의미.
    ㄴ 처리량에 영향을 주는 요소 : 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의 하드웨어 스펙.

* 대역폭 : 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수

    지연시간

지연시간(latency) : 요청이 처리되는 시간. 즉, 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는데 걸린 시간.
    ㄴ 지연시간에 영향을 주는 요인 : 매체 타입(유/무선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간.

* 패킷(packet) : pack과 bucket의 합성어. 정보를 보낼 때 특정 형태를 맞추어 보내는 단위 조각.

   정보 기술에서 패킷 방식의 컴퓨터 네트워크가 전달하는 데이터의 형식화된 블록. 즉, 컴퓨터 네트워크에서 데이터를 주고 받을 때 정해놓은 규칙을 말함.

패킷의 구조

2. 네트워크 토폴로지와 병목 현상

    네트워크 토폴로지(network topology)

네트워크 토폴로지 : 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식. 즉, 연결 형태를 말 함.

 

    트리(tree) 토폴로지

    - 계층형 토폴로지라고 하며, 트리 형태로 배치한 네트워크 구성.

    - 노드의 추가, 삭제가 쉬우며 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있음.

    버스(bus) 토폴로지

    - 중앙 통신 회선 하나에 여러개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성.

    - 근거리 통신망(LAN)에서 사용.

    - 설치 비용이 적고 신뢰성이 우수하며, 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉬움.

    ㄴ 하지만, 스푸핑이 가능한 문제가 있음.

     * 스푸핑 : LAN상에서 스위칭 기능(송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 기능)을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것.

스푸핑

    스타(star, 성형) 토폴로지

    - 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성.

    - 노드 추가와 에러 탐지가 쉽고, 패킷의 충돌 가능성이 적음.

    - 장애노드가 중앙 노드가 아닌 경우 다른 노드에 끼치는 영향이 적음.

    ㄴ 하지만, 중앙 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크를 사용 할 수 없으며, 비용이 고가임.

    링형(ring) 토폴로지

    - 각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결되어, 전체적으로 링처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성.

    - 노드의 수가 증가되어도 네트워크상의 손실이 거의 없고 충돌이 발생할 가능성이 적음.

    - 노드의 고장을 쉽게 발견 할 수 있음.

    ㄴ 하지만, 네트워크 구성 변경이 어렵고, 회선에 장애가 발생하면 네트워크에 영향을 크게 미침.

    메시(mesh, 망형) 토폴로지

    - 그물망처럼 연결되어있는 망 구조.

    - 한 단말 장치에 장애가 발생해도 네트워크를 계속 사용 할 수 있으며, 트래픽토 분산 처리가 가능.

    ㄴ 하지만, 노드의 추가가 어렵고, 구축비용과 운용비용이 고가임.

 

    병목현상

병목 현상 : 토폴로지가 중요한 이유 중 하나.
 - 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상을 말함.
 - 애플리케이션 코드상에는 전혀 문제가 없는데, 사용자가 서비스로부터 데이터를 가져오지 못하는 경우, 네트워크 병목 현상일 가능성 있음.
 - 병목현상 주요 원인 : 네트워크 대역폭, 토폴로지, 서버 CPU, 메모리 사용량, 비효율적인 네트워크 구성.

대역폭을 크게 변경해도 짧아지지 않던 지연시간을, 회선 추가를 통해 토폴로지를 변경함으로써 해결하는 과정.

3. 네트워크 분류

    네트워크는 규모를 기반으로 분류 가능.

    - LAN(Local Area Network) : 사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모의 네트워크.

                                                 근거리 통신망, 전송속도가 빠르고 혼잡하지 않음.

    - MAN(Metropolitan Area Network) : 시 정도 규모의 네트워크.

                                                 전송속도는 평균이며, LAN보다는 혼잡한 구조.

    - WAN(World Area Network) : 세계 규모의 네트워크.

                                                 전송속도는 낮으며 MAN보다 더 혼잡한 구조.

 

4. 네트워크 성능 분석 명령어

    ping(Packet INternet Groper)

    - 점검 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어

    - 해당 노드의 패킷 수신 상태, 도달하기 까지 시간, 해당 노드의 네트워크 연결 상태 확인 가능.

    - TCP/IP 프로토톨 중에 ICMP 프로토콜을 통해 동작.

    ㄴ 따라서, ICMP프로토콜을 지원하지 않는 기기를 대상으론 사용 불가.

    ㄴ 네트워크 정책상 ICMP 나 traceroute를 차단하는 경우 ping 테스팅 불가.

//사용법
ping [ping 테스트를 진행 할 IP주소 또는 도메인 주소] -n [반복할 횟수]

    netstat

    - 접속되어있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는데 사용.

      주로, 서비스의 포트가 열려있는지 확인 할 때 사용.

    - 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등의 리스트를 보여줌.

//사용법
netstat

    nslookup

    - DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 사용.

    - 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용.

//사용법
> nslookup
//-----응답값
> [DNS 확인하고자 하는 도메인]

    tracert(리눅스 : traceroute)

    - 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인 할 때 사용.

    - 목적지 노드까지의 경로에서 어느 구간에서 응답시간이 느려지는지 등 확인 가능.

> tracert [검사를 시행하고 싶은 도메인]

 

5. 네트워크 프로토콜 표준화

네트워크 프로토콜 : 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스.
  ㄴ IEEE 또는 IETF라는 표준화 단체가 이를 정함.
    ex) 웹을 접속할 때 쓰이는 HTTP.