네트워크에 대해 알아보자! (개념/분류/명령어)

이번 글은 면접을 준비하며 읽은 ' 면접을 위한 CS 전공지식 노트 ' 를 정리했습니다.

https://product.kyobobook.co.kr/detail/S000001834833

 

 

안녕하세요.

오늘은 네트워크의 기초에 대해 알아보겠습니다.
네트워크는 컴퓨터 등의 장치들이 통신기술을 이용하여 구축하는 연결망을 뜻합니다.

 

 

 

 

 

2.1 네트워크란?

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

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

 

 

 

 

 

2.1.1 처리량과 지연 시간

좋은 네트워크는 많은 처리량을 갖고, 지연 시간이 짧고, 장애빈도가 적으며 좋은 보안을 갖춘 네트워크입니다.

 

 

처리량 (throughput)

링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양을 말합니다.
bps(bits per second), 초당 전송(수신) 비트 수를 단위로 갖습니다.

트래픽, 장치 간 대역폭, 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받습니다.

 

트래픽

특정 시점에 링크 내에 '흐르는' 데이터의 양을 말합니다.

 

트래픽 vs 처리량

   트래픽이 많아졌다. = 흐르는 데이터가 많아졌다.

   처리량이 많아졌다. = 처리되는 트래픽이 많아졌다. 

 

대역폭

   주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수

 

 

 

 

 

지연 시간 (latency)

어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간입니다.

즉, 요청이 처리되는 시간입니다.

매체타입(유선, 무선), 패킷 크기, 라우터의 킷 처리 시간에 영향을 받습니다.

 

 

 

 

 

 

 

2.1.2 네트워크 토폴리지와 병목 현상

Network Topology (네트워크 토폴로지)

노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 정보입니다.
네트워크를 설계할 때 고려해야 합니다.
토폴로지는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문에 중요합니다.

 

• 트리 토폴로지 (계층형 토폴로지)
  트리 형태로 배치한 네트워크 구성입니다.
  
  장점
  노드의 추가, 삭제가 쉽습니다.
  
  단점
  특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있습니다.

 

• 버스 토폴로지
  중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성입니다.
  근거리 통신망(LAN)에서 사용합니다.
  
  장점
  노드의 추가, 삭제가 쉽습니다.
  설치 비용이 적고, 신뢰성이 우수합니다.
  
  단점
  스푸핑에 취약합니다.
  + 스푸핑
     LAN상에서 스위칭 기능(패킷을 다른 호스트에 가지 않도록 하는 기능)을 마비시키거나 속여서,
     악의적 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것입니다.
  
  
  
• 스타 토폴로지
  중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성입니다.
  
  장점
  노드 추가, 에러 및 장애 탐지가 쉽습니다.
  패킷 충돌 발생 가능성이 적습니다.
  장애 노드가 중앙 노드가 아닌 경우 다른 노드에 끼치는 영향이 적습니다.
  
  단점
  중앙 노드에 장애 발생 시, 전체 네트워크를 사용할 수 없습니다.
  설치 비용이 비쌉니다.
  
  
  
• 링형(ring) 토폴로지
  노드가 하나의 고리처럼 연결되어 하나의 연속된 길을 통해 통신하는 네트워크 구성입니다.
  
  장점
  노드 수가 증가되어도 네트워크 손실이 거의 없습니다.
  충돌 발생 가능성이 적고, 노드의 에러 탐지가 쉽습니다.
  
  단점
  네트워크 구성 변경이 어렵습니다.
  회선 장애(길이 끊기면)가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 끼칩니다.
  
  
• 망형(mesh) 토폴로지
  그물망처럼 연결되어 있는 네트워크 구성입니다.
  
  장점
  노드에 장애가 발생해도, 여러 경로가 존재하여 네트워크를 계속 사용할 수 있습니다.
  트래픽 분산처리가 가능합니다
  
  단점
  노드의 추가가 어렵고, 구축 비용과 운용 비용이 고가입니다.
  
  

병목 현상 (bottleneck)

전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상입니다.
네트워크가 어떤 토폴로지를 갖는지, 어떤 경로로 이루어져 있는지 알아야 병목 현상을 올바르게 해결할 수 있습니다.

병목 현상의 주된 원인으로는 다음과 같습니다.

• 대역폭
• 토폴로지
• 서버 CPU, 메모리 사용량
• 비효율적인 네트워크 구

 

 

 

 

 

2.1.3 네트워크 분류

네트워크는 규모를 기반으로 분류할 수 있습니다.

• LAN (Local Area Network): 사무실과 개인적으로 소유 가능한 규모
• MAN (Metropolitan Area Network): 서울시 정도의 규모
• WAN (Wide Area Network): 세계 규모
  
  

LAN (Local Area Network)

근거리 통신망입니다.
같은 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간에서 운영됩니다.
전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않습니다.

 

 

 

MAN (Metropolitan Area Network)

대도시 지역 네트워크입니다.
도시처럼 넓은 지역에서 운영됩니다.
전송 속도는 평균이고 LAN보다는 혼잡합니다.

 

 

 

WAN (Wide Area Network)

광역 네트워크입니다.
국가 또는 대륙처럼 더 넓은 지역에서 운영됩니다.

전송 속도는 낮으며 MAN보다 혼잡합니다.

 

 

 

 

 

 

 

2.1.4 네트워크 성능 분석 명령어

ping (Packet INternet Groper)

대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송합니다.
대상 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지 시간을 알 수 있습니다.

TCP/IP 프로토콜 중 ICMP 프로토콜을 통해 동작하여, ICMP나 traceoute를 차단하면 ping 테스팅이 불가합니다.ping [IP 주소/ 도메인 주소] -n [보낼 패킷 수] 로 실행합니다.

 

 

 

nestat

주로 서비스의 포트가 열려 있는지 확인할 때 쓰며, 접속 중인 서비스들의 네트워크 상태를 표시합니다.네트워크 연결 상태, 라우팅 테이블, 인터페이스 통계 등을 보여줍니다.
(프로토콜 종류 / 수신 대기 패킷 크기 / 송신 대기 패킷 크기 / 로컬IP 주소와 포트 / 원격IP 주소와 포트 / 현재 연결 상태 )

 

 

 

nslookup

DNS 관련된 내용을 확인할 때 사용합니다.특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하거나 도메인 이름을 IP주소로 변환할 때 사용합니다.

 

 

 

 

tracert

목적지 노드까지의 네트워크 경로를 확인할 때 사용합니다.

목적지까지 경로 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 확인할 수 있습니다.

 

 

+ 이외에도 ftp를 통해 대형파일을 전송하여 테스팅하거나, tcpdump를 통해 코드로 오고 가는 패킷을 캡처하는 명령어도 있습니다.

   네트워크 분석 프로그램으로는 wireshark, netmon이 있습니다.

 

 

 

2.1.5 네트워크 프로토콜 표준화

서로 다른 장치나 시스템이 데이터 통신을 원활하게 수행할 수 있도록 공통된 규칙과 절차를 정의하는 것을 말합니다.

이러한 표준이 존재해야 컴퓨터, 스마트폰, 서버 등 다양한 제조사와 환경의 장비들이 서로 호환되어 통신할 수 있습니다.

대표적인 표준화 기관으로는 IEEE와 IETF가 있습니다.

• IEEE
  주로 하드웨어 중심의 네트워크 표준을 제정합니다.
  예) IEEE 802.3 - 유선 LAN(Ethernet) 통신 규약
• IETF
  인터넷 관련 프로토콜 표준을 관리합니다.
  HTTP, TCP/IP, DNS 등과 같은 인터넷 핵심 프로토콜을 담당합니다.