[ 면접을 위한 cs 전공지식 노트 정리 ] 2.네트워크 : 네트워크의 기초

(출처 :  https://www.inflearn.com/course/%EA%B0%9C%EB%B0%9C%EC%9E%90-%EB%A9%B4%EC%A0%91-cs-%ED%8A%B9%EA%B0%95)

 

네트워크란 ?

 

컴퓨터 등의 장치들이 통신 기술을 이용하여 구축하는 연결망을 지칭하는 용어

노드(node)와 링크(link)가 서로 연결되어 있으며, 리소스를 공유하는 집합을 의미한다.

 

출처 : https://medium.com/analytics-vidhya/networks-in-data-science-99c14e0150ea

 

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

 

2.1 네트워크의 기초

2.1.1 처리량과 지연 시간
2.1.2 네트워크 토폴로지와 병목 현상
2.1.3 네트워크 분류
2.1.4 네트워크 성능 분석 명령어
2.1.5 네트워크 프로토콜 표준화

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2.1 네트워크의 기초

 

2.1.1 처리량과 지연 시간

 

네트워크를 구축할 때는 많은 처리량을 처리할 수 있으며 지연 시간이 짧고 장애 빈도가 적으며 보안을 갖춘 네트워크를 만드는 것이 좋다.

 

• 처리량(throutput)

• 링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터양을 말한다.
• 단위로는 bps(bits per second)를 쓰며, 초당 전송 또는 수신되는 비트 수라는 의미를 가진다.
• 처리량은 사용자들의 접속에 따라 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받는다.
• 대역폭(badwidth)
  주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수

 

• 지연시간(latency)

• 요청이 처리되는 시간을 말하며 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는데 걸린 시간을 의미한다.
• 지연시간은 매체타입(유선,무선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받는다.

 

 

2.1.2 네트워크 토폴로지와 병목 현상

• 네트워크 토폴로지(network topology)의 정의

• 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 행태를 의미하며, 네트워크를 설계할 때 고려된다.

• 네트워크 토폴로지의 종류

• 버스(bus) 토폴로지
  중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성을 말하며, 근거리통신망(LAN)에서 이용
  설치 비용이 적고 신뢰성이 우수하며 중앙 통신 회선에 노드를 추가하기 쉬우나 스푸핑이 가능한 문제점이 있음
  
  *스푸핑
  LAN상에서 송신부의  패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것, 아래와 같이 패킷이 올바른 수신부가 아닌 악의적인 노드에 전달되게 되는 것을 뜻함

 

• 링형(ring) 토폴로지
  각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성방식
  데이터는 노드에서 노드로 이동을 하게 되며, 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷을 처리함
  노드 수가 증가되어도 네트워크상의 손실이 거의 없고 충돌 발생 가능성도 적으며 노드의 고장 발견을 쉽게 찾을 수 있음
  그러나 네트워크 구성 변경이 어렵고 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 크게 끼친다는 단점이 있음
  
  
• 스타(stra) 토폴로지
  중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성을 말함
  노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 패킷의 충돌 발생 가능성이 적으며, 어떠한 노드에 장애가 발생해도 쉽게 에러를 발견할 수 있으며 장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적음
  그러나 중앙 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크를 사용할 수 없고 설치비용이 고가임
• 트리(tree) 토폴로지
  계층형 토폴로지라고도 하며, 트리 형태로 배치한 네트워크 구성을 말함
  노드의 추가, 삭제가 쉬우며 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있음
  
  
• 메시(mesh) 토폴로지
  망형 토폴로지라고도 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구조로 한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 개의 경로가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있고 트래픽도 분산 처리가 가능함
  그러나 노드의 추가가 어려고 구축 비용과 운용 비용이 고가인 단점이 있음
  
  

• 병목현상
  
  네트워크의 구조라고도 일컫는 토폴로지가 중요한 이유는 병목현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문이다.
  네트워크가 어떤 토폴로지를 갖는지, 어떤한 경로로 이루어있는지를 알아야 병목 현상을 올바르게 해결할 수 있다.

• 병목현상(bottleneck)의 정의
  전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한받는 것을 말함
  병의 몸통보다 병의 목 부분 내부 지름이 좁아서 물이 상대적으로 천천히 쏟아지는 것에 비유할 수 있으며, 티켓팅과 같이 트래픽이 많이생기면 병목현상이 생겨 사용자가 웹사이트로 들어가지 못하는 예시를 들 수 있음

2.1.3 네트워크 분류

 

네트워크는 규모를 기반으로 분류된다.

 

• WAN(Wid Area Network)
  광역 네트워크를 의미하며, 국가 또는 대륙 같은 더 넓은 지역에서 운영되고 전송 속도는 낮고 MAN보다 더 혼잡하다.
  
  
• MAN(Metropolitan Area Network)
  대도시 지역 네트워크를 의미하며, 도시와 같은 넓은 지역에 운영되고 전송 속도는 평균이며 LAN보다는 혼잡하다.
  
  
• LAN(Local Area Network)
  근거리 통신망을 의미하며, 같은 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간에 사용되고 전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않다.

2.1.4 네트워크 성능 분석 명령어

 

코드상의 문제가 없는데 사용자가 서비스로부터 데이터를 가져오지 못하면 네트워크 병목현상일 가능성이 높으며 주요 원인은 아래와 같다.

- 네트워크 대역폭

- 네트워크 오폴로지

- 서버 CPU, 메모리 사용량

- 비효율적인 네트워크 구성

 

• ping(Packet INternet Groper)

• 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어
• 해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지의 시간 등을 알 수 있으며 해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되어 있는지 확인할 수 있다.
• ping은 TCP/IP 프로토콜 중에 ICMP 프로토콜을 통해 동작하며, 이 때문에 ICMP 프로토콜을 지원하지 않는 기기를 대상으로는 실행할 수 없거나 네트워크 정책상 ICMP나 traceroute를 차단하는 대상의 경우 ping테스트가 불가능하다. 

• netstat

• 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는데 사용되며 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등 리스트를 보여주며 주로 서비스의 포트가 열려 있는지 확인할 때 쓴다.

• nslookup

• DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 쓰는 명령어로 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용한다.

• tracert(윈도우) / traceroute(리눅스)

• 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어로 목적지 노드까지 구간들 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지를 확인할 때 쓰인다.

 

2.1.5 네트워크 프로토콜 표준화

 

네트워크 프로토콜이란 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스를 뜻하며 IEEE나 IETF라는 표준화 단체가 이를 정해준다.