2022년 6월 5주차 - 면접을 위한 CS 전공지식 노트 - 네트워크의 기초

SECTION 2.1 네트워크의 기초

네트워크

• 노드와 링크가 서로 연결되어 있거나 연결되어 있지 않은 집합체
• 노드 : 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치
• 링크 : 유선 또는 무선

처리량과 지연시간

• 좋은 네트워크란 많은 처리량을 처리할 수 있으며 지연 시간이 짧고 장애 빈도가 적으며 좋은 보안을 갖춘 네트워크
• 처리량(throughput)
  • 링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터양
  • 단위 : bps(bits per second) 초당 전송 또는 수신되는 비트 수
  • 사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치 하드웨어 스펙에 영향을 받음
  • 대역폭 : 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수
• 지연시간(latency)
  • 요청이 처리되는 시간, 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간
  • 매체 타입(무선, 유선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받음

네트워크 토폴로지와 병목 현상

• 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태
• 트리 토폴로지
  • 계층형 토폴로지라고 하며, 트리 형태로 배치한 네트워크 구성
  • 노드의 추가, 삭제가 쉬움
  • 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있음
• 버스 토폴로지
  • 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성
  • 근거리 통신망(LAN)에서 사용
  • 설치 비용이 적고 신뢰성이 우수하며 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉬움
  • 스푸핑이 가능함
  • 스푸핑 : LAN상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것
• 스타 토폴로지
  
  • 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성
  • 노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 패킷의 충돌 발생 가능성이 적음
  • 중앙 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크를 사용할 수 없고 설치 비용이 고가
• 링형 토폴로지
  
  • 각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성 방식
  • 노드 수가 증가되어도 네트워크상의 손실이 거의 없고 충돌이 발생되는 가능성이 적고 노드의 고장 발견을 쉽게 찾을 수 있음
  • 네트워크 구성 변경이 어렵고 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 크게 끼침
• 메시 토폴로지
  
  • 망형 토폴로지라고도 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구조
  • 한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 개의 경로가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있고 트래픽도 분산 처리 가능
  • 노드의 추가가 어렵고 구축 비용과 운용 비용이 고가
• 병목 현상
  
  • 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상
  • 서비스에서 이벤트를 열었을 때 트래픽이 많이 생기고 그 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병모 현상이 생겨 사용자는 웹 사이트로 들어가지 못함
  • 토폴로지가 중요한 이유는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문
  • 어떤 토폴로지 또는 어떠한 경로로 이루어져 있는지 알아야 병목 현상을 올바르게 해결할 수 있음

네트워크 분류

• 규모를 기반으로 분류 가능
• LAN(Local Area Network)
  • 사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모
  • 근거리 통신망을 의미하며 같은 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간에서 운영됨
  • 전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않음
• MAN(Metropolitan Area Network)
  • 서울시 등 시 정도의 규모
  • 대도시 지역 네트워크를 나타내며 도시 같은 넓은 지역에서 운영
  • 전송 속도는 평균이며 LAN보다는 더 많이 혼잡함
• WAN(World Area Network)
  • 세계 규모
  • 광역 네트워크를 의미하며 국가 또는 대륙 같은 더 넓은 지역에서 운영됨
  • 전송 속도는 낮으며 MAN보다 더 혼잡함

네트워크 성능 분석 명령어

• 네트워크 병목 현상의 주된 원인
  • 네트워크 대역폭
  • 네트워크 토폴로지
  • 서버CPU, 메모리 사용량
  • 비효율적인 네트워크 구성
• 네트워크 관련 테스트와 네트워크 무관 테스트를 통해 네트워크로부터 발생한 문제점인 것을 확인 후 네트워크 성능 분석을 하여야 함
• ping(Packet INternet Groper)
  • 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어
  • 해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지 시간 등을 알 수 있으며 해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되어 있는지 확인 가능
  •  TCP/IP 프로토콜 중 ICMP 프로토콜을 통해 동작하기 때문에 ICMP 프로토콜 미지원 기기를 대상으로는 실행 불가능하거나 네트워크 정책상 ICMP나 traceroute를 차단하는 대상의 경우 ping 테스팅은 불가능함
• netstat
  • 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는 데 사용
  • 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등 리스트를 보여줌
  • 주로 서빗의 포트가 열려있는 지 확인할 때 사용
• nslookup
  • DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 쓰는 명령어
  • 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용
• tracert
  • 윈도우에서는 tracert 리눅스에서는 traceroute라는 명령어로 구동
  • 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어
  • 목적지 노드까지 구간들 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 등을 확인할 수 있음
• 네트워크 분석 프로그램
  • wireshark, netmon

네트워크 프로토콜 표준화

• 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통 인터페이스
• IEEE 또는 IETF라는 표준화 단체가 정함
• IEEE802.3은 유선 LAN 프로토콜로, 유선으로 LAN을 구축할 때 쓰이는 프로토콜

 

<참고할만한 사이트>

ICMP란?

https://programming119.tistory.com/155

[네트워크📶] ICMP란 / ICMP Type / ICMP에 대해 ✨