[네트워크] 네트워크의 기초

개요

이번 글에서는 네트워크를 이해하기 위한 기초적인 내용들에 대해 정리해보겠습니다.
내용은 “면접을 위한 CS 전공지식 노트” 책을 참고하여 작성합니다.

네트워크란?

네트워크란 노드(node)와 링크(link)가 서로 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 집합을 의미합니다.

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

처리량과 지연 시간

모든 기업에서 네트워크를 구축할 때 ‘좋은’ 네트워크를 만들기 위해 노력할 것입니다.

여기서 ‘좋은’ 네트워크란 무엇을 의미할까요?
좋은 네트워크란 많은 처리량을 보여주며 지연 시간(latency)이 짧고 장애 빈도가 적은 좋은 보안의 네트워크를 의미합니다.

처리량(throughput)은 링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양을 말하며 이는 얼마의 트래픽을 처리했는지를 나타냅니다.
즉, >> 많은 트래픽을 처리한다 = 많은 처리량을 가진다 << 라는 의미입니다.
처리량은 사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받습니다.
- 여기서 트래픽은 특점 시점에 링크 내에 흐르는 데이터의 양을 말합니다.

처리량의 단위로는 bps(bits per second)를 사용합니다.
초당 전송 또는 수신되는 비트 수를 말합니다.
—————————————————————————
지연 시간(latency)이란 요청이 처리되는 시간을 말하며 어떤 메세지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간을 의미합니다.

지연 시간은 매체 타입(유선, 무선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받습니다.

네트워크 토폴로지와 병목 현상

네트워크 토폴로지는 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태를 의미합니다.
그럼 어떤 형태의 네트워크 토폴로지가 있는지 알아보겠습니다.

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

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

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

설치 비용이 적고 신뢰성이 우수하며 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기가 쉽습니다.

하지만 스푸핑이 가능한 문제가 있습니다.
스푸핑이란 LAN상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것을 말합니다.

스푸핑이 적용된다면 위 그림처럼 가운데에 있는 악의적인 노드에게 전달됩니다.
특히 MAC 스푸핑에 굉장히 취약합니다.

3. 스타 토폴로지
스타(star) 토폴로지는 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성을 의미합니다.
노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 패킷 충돌의 가능성이 적습니다.
또 장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 끼치는 영향력이 적습니다.
하지만 중앙 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크를 사용할 수 없고, 고가의 설치 비용을 가집니다.

4. 메시 토폴로지
메시(mesh) 토폴로지는 망형 토폴로지라고도 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구조입니다.
한 단말 장치에서 장애가 발생해도 여러 개의 경로가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있고 트래픽도 분산 처리가 가능합니다.
하지만 노드의 추가가 어렵고 구축 비용과 운용 비용이 비쌉니다.

병목 현상

네트워크의 구조라고도 일컫는 토폴로지가 중요한 이유는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문입니다.

병목 현상(bottleneck)은 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상을 의미합니다.

병목 현상을 해결하기 위해 네트워크 토폴로지의 구성이 어떻게 되어있는지, 어떠한 경로로 이루어져 있는지 알고 있어야 병목 현상을 올바르게 해결할 수 있습니다.

네트워크 분류

네트워크는 규모를 기반으로 아래와 같이 분류할 수 있습니다.

• LAN(Local Area Network) - 사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모로 전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않다.
• MAN(Metropolitan Area Network) - 서울시 등 시 정도의 규모로 대도시 지역 네트워크를 나타내며 도시와 같은 넓은 지역에서 운영됨, 전송 속도는 평균적이며 LAN보다 더 많이 혼잡하다.
• WAN(Wide Area Network) - 세계 규모의 광역 네트워크를 의미하며 전송 속도는 낮고, MAN보다 더 혼잡하다.

네트워크 프로토콜 표준화

네트워크 프로토콜이란 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스를 의미한다.
이러한 프로토콜은 기업이나 개인이 정하는 것이 아니라 IEEE 또는 IETF라는 표준화 단체에서 정합니다.

이러한 프로토콜의 대표적인 예시로 HTTP가 있습니다.
서로 약속된 인터페이스인 HTTP라는 프로토콜을 통해 노드들은 웹 서비스를 기반으로 데이터를 주고받을 수 있습니다.

HTTP에 대한 더 자세한 내용은 추후에 다뤄보도록 하겠습니다.