네트워크란?
여러 개의 노드와 링크가 서로 연결되어 있는 덩어리를 의미한다.
- 노드 : 통신 장치를 말하며 PC, 서버, 라우터 등이 있다.
- 링크 : 노드를 연결하는 선을 말하며 유선 방식과 무선 방식이 있다.
링크의 연결 형태
1.일대일 연결(Point to Point) : 스위치 없이 1:1로 연결되는 구조를 말한다.
단일 장비와 다른 단일 장비와의 직접적인 연결을 의미하고 주로 PPP(Point-to-Point Protocol)이 사용되며 주소 할당이 필요 없다.
빠른 응답이 필요한 경우와 다른 중개 장치 없이 두 기기를 연결할 경우에 사용
ex) 컴퓨터와 프린터의 연결
2.멀티포인트 연결(MultiPoint) : 주로 이더넷 프로토콜을 사용하며 각각의 장비는 고유한 MAC주소를 가지고 있어 1:1, 1:다, 다:다 통신이 가능하다.
송신자가 데이터를 보낼 시 링크에 연결된 모든 컴퓨터들이 데이터를 받는다.
좋은 네트워크의 조건
좋은 네트워크란 많은 처리량을 처리할 수 있으며 지연시간이 짧고 장애 빈도가 적으며 좋은 보안을 갖춘 네트워크를 말한다.
좋은 네트워크의 조건에는 다음의 3가지가 있다.
1.성능
처리량과 지연시간의 측면에서 측정이 가능하다.
- 트래픽 : 일정 시간에 흐르는 데이터의 양 (트래픽 증가 = 흐르는 데이터가 많아졌다.)
- 처리량 : 링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터의 양(bps) (처리량 증가 = 처리되는 트래픽이 많아졌다.)
- 대역폭 : 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트수를 말하며 최대로 처리할 수 있는 트래픽을 의미한다.
- 지연시간 : 경유시간과 응답시간, 왕복시간이 있으며 매체의 타입(무선, 유선), 패킷의 크기, 라우터의 패킷 처리 시간 등에 영향을 받는다.
- 경유시간 : 한 장치에서 다른 장치로 데이터가 전달 되기까지의 시간
- 응답시간 : 요청과 응답에 소요되는 시간
- 왕복시간(RTT:Round Trip Time) : 출발지에서 목적지까지 왕복하는데 걸리는 시간
2.신뢰성
장애빈도, 장애 발생 후 회복시간, 재난에 대한 견고성 등이 있다.
네트워크의 속도가 빨라도 장애가 주기적으로 발생하면 성능에 문제가 생긴다.
3.보안성
불법적인 침입, 정보 유출 등이 있다.
네트워크가 빠르고 장애가 없더라도 보안이 허술하면 좋은 네트워크가 아니다.
네트워크 토폴로지
네트워크를 설계할 때 고려해야되는 부분이며 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식을 의미한다.
1.트리 토폴로지
버스 토폴로지와 스타 토폴로지의 하이브리드 구조로 계층적으로 연결되어있다.
- 특징
- 광역 통신망에서 주로 사용
- 접속되는 단말기의 숫자에 맞는 통신장비 이용 가능
- 멀티포인트 데이터 통신망으로 데이터는 양방향으로 모든 노드에 전송 가능
- 분산처리시스템을 구성하는 방식
- 실제 허브의 사용방식
- 장점
- 주로 리프노드로의 확장이 용이
- 리프노드의 에러는 다른 노드에 영향X
- 단점
- 중간에 존재하는 노드에 트래픽이 집중되면 하위노드에 영향
- 루프노드에 문제가 생기면 전체 네트워크 문제 발생
2.버스 토폴로지
하나의 회선에 여러 개의 노드가 연결된 구조이다.
- 특징
- LAN에서 사용
- 데이터는 반이중 방식으로 한 방향으로만 흐름
- 네트워크의 배치가 단순
- 장점
- 노드의 추가, 제거 용이
- 하나의 노드가 고장나도 전체 네트워크에 영향X
- 단점
- 장애 발생 시 위치추적 어려움
- 단선 발생 시 전체 네트워크에 영향
- 한 번에 한 노드에만 데이터 전송
- 연결된 노드의 수에 따라 네트워크 성능이 좌우됨
3.스타 토폴로지
중앙집중식 구조이다.
- 특징
- 송신 컴퓨터가 전송한 신호는 중앙의 허브를 통해 모든 네트워크의 컴퓨터로 전해짐
- 일대일 연결(Point to Point) 방식으로 연결
- 모든 장치는 중앙의 허브를 통해서만 데이터 교환
- 장점
- 설치가 간단
- 장애 발견이 쉽고 한 컴퓨터의 장애가 다른 컴퓨터에 영향X(안정성이 높다.)
- 단점
- 허브 고장 시 전체 네트워크 장애 발생
- 케이블의 양이 많아 비용이 비쌈
4.링형 토폴로지
컴퓨터를 하나의 원을 이루도록 연결하며 각 장치는 고유한 주소를 갖는다.
- 특징
- 데이터는 한 방향 또는 양 방향으로 흐름
- 개별 컴퓨터들이 리피터처럼 신호를 강화하여 다음 컴퓨터로 전송
- 각 노드는 데이터 송수신을 제어하는 토큰을 보유
- 토큰 패싱 방식으로 장애 발견시 데이터가 왔던 경로로 돌아감
- 장점
- 모든 장비에 똑같은 접속 기회 제공
- 노드 수가 많아져도 데이터 손실이 거의 없음
- 단점
- 노드 추가, 제거가 용이X
- 하나의 노드 문제 발생 시 전체 네트워크에 영향
토큰 패싱(Token Passing)
- 전송 매체에 접근하기 위해 토큰이라는 제어 프레임을 사용한다.
- 채널이 휴지 상태일 때 **free토큰**이 노드들을 순차적으로 지나간다.
- **free토큰**이 전송할 데이터가 있는 **노드(송신부)**에 도달한다.
- 송신부는 토큰을 **busy토큰**으로 바꾸고 전송할 데이터를 붙여 보낸다.
- 전송 받을 **노드(수신부)**에 도착하면 프레임을 복사하고 다시 송신부로 수신한다.
- 송신부에 돌아온 토큰은 다시 **free토큰**으로 변경하여 다른 노드들이 데이터를 전송할 수 있도록 한다.
5.메시 토폴로지
그물망 형태로 연결되어있다.
- 특징
- 많은 장치와의 통신량이 많을 때 사용
- 공중 통신망에 주로 사용
- 노드들이 일대일 연결(Point to Point) 방식으로 연결
- 장점
- 한 회선에 장애 발생 시 다른 회선으로 우회하여 데이터 전송 가능
- 목적지까지의 여러 경로 중 가장 빠른 경로를 이용해서 가용성과 효용성이 뛰어나고 트래픽 분산 가능
- 단점
- 케이블이 너무 많아서 설치가 비싸고 네트워크 관리가 힘듦
병목현상
시스템 내에서 전체적인 처리 속도를 떨어뜨리게 되는 특정 부분을 뜻하며 시스템의 CPU, 메모리, 디스크 등의 자원 중 하나가 다른 자원들에 비해 처리 속도가 느려서 전체적인 성능을 제한하는 경우를 말한다.
병목 현상과 네트워크 토폴로지가 중요한 이유는 구축된 시스템의 토폴로지 구조를 알고 있다면 어떤 부분에서 병목현상이 발생하여 리소스를 증가시켜야하는지 알 수 있기 때문이다.
참고 : AWS의 주요 병목 구간
네트워크 분류
LAN
- MAN, WAN보다 높은 안정성과 속도를 가지며 보통 허브나 스위치로 연결된 소규모 네트워크를 의미한다.
- 네트워크 매체를 이용하여 동일한 서브넷 마스크, 즉 같은 IP 대역을 사용하며 ARP가 닿는 네트워크 매체와 컴퓨터를 묶는 컴퓨터 네트워크를 의미한다.
MAN
- 도시와 도시의 통신망을 말하며 2개 이상의 LAN이 연결되어 구성된다.
- 주로 라우터, 브릿지를 통해 연결된다.
- LAN보다 더 큰 대역폭을 갖고 여러 개의 LAN을 하나로 연결하여 여러 지역 사이에서 데이터를 공유할 수 있다.
- 전송 매체로 광섬유나 동축 케이블이 사용된다.
WAN
- 국가와 국가와의 통신망을 의미하며 인터넷이라고 불린다.
- WAN은 연결된 LAN의 모음으로 모든 규모가 될 수 있으며 WAN은 주어진 영역으로 제한되지 않는다.
- 일반적으로 PPP, HDLC, SDLC 등의 프로토콜이 사용된다.
