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네트워크
- 컴퓨터 등의 장치들이 통신 기술을 이용하여 구축하는 연결망
- 노드(서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치)와 링크(유선, 무선)가 서로 연결되어 있거나 연결되어 있지 않은 집합체
처리량과 지연 시간
- 처리량 (throughput)
- 링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터 양
- 단위 - bps(bits per second), 초당 전송/수신되는 비트 수
- 사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의
- 대역폭
- 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트
- 지연 시간 (latency)
- 요청이 처리되는 시간
- 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는데 걸린 시간
- 매체 타입(무선, 유선), 패킷 크기, 처리 시간에 영향을 받음
네트워크 토폴로지와 병목 현상
- 네트워크 토폴로지 (network topology)
- 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태
- 트리 토폴로지 (tree)
- 계층형 토폴로지라 하며 트리 형태로 배치
- 노드의 추가, 삭제가 쉬움
- 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있음
- 버스 토폴로지 (bus)
- 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유
- 근거리 통신망(LAN)에 사용
- 설치 비용이 적고 신뢰성이 우수
- 중앙 통신 회선에 노드를 추가, 삭제가 쉬움
- 스푸핑이 가능한 단점
- 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 (star)
- 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성
- 노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 패킷의 충돌 발생 가능성 적음
- 중앙 노드에 장애가 생기면 전체 네트워크 사용 불가, 비용이 많이 듦
- 링형 토폴로지 (ring)
- 각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신하는 망 구성 방식
- 데이터는 노드에서 노드로 이동을 하며, 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷을 처리
- 노드 수가 증가되어도 네트워크 상 손실이 거의 없고 충돌 가능성이 적고 노드 고장을 쉽게 찾을 수 있음
- 네트워크 구성 변경이 어렵고, 회선 장애 시 전체 네트워크에 영향을 줌
- 메시 토폴로지 (mesh)
- 망형 토폴로지, 그물망처럼 연결되어 있는 구조
- 한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 경로가 존재하기 때문에 네트워크를 계속 사용할 수 있음
- 노드의 추가가 어렵고 구축 비용과 운용 비용이 고가인 단점
병목 현상
- 토폴로지가 중요한 이유는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준
- 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상
- 원인
- 네트워크 대역폭
- 네트워크 토폴로지
- 서버 CPU, 메모리 사용량
- 비효율적인 네트워크 구성
네트워크 분류
- 네트워크 규모에 따른 분류
- LAN(Local Area Network)
- MAN(Metropolitan Area Network)
- WAN(Wide Area Network)
네트워크 성능 분석 명령어
- ping (Packet INternet Groper)
- 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패캣을 전송하는 명령어
- 패킷 수신 상태와 도달하기까지 시간을 알 수 있음
- ICMP 프로토콜을 통해 동작하기 때문에 지원하지 않거나 ICMP를 차단한 기기를 대상으로는 실행 불가
ping [IP / 도메인]
- netstat
- 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시
- 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 프로토콜 등 리스트를 보여줌
- 서비스의 포트가 열려있는지 확인할 때 사용
netstat
- nslookup
- DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 사용
nslookup
- tracert
- 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용
- 윈도우 -
tracert/ 리눅스 -traceroute
네트워크 프로토콜 표준화
- 네트워크 프로토콜
- 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통 인터페이스
- IEEE or IETF 라는 표준화 단체가 이를 정함
- 예시) 웹을 접속할 때 쓰이는 HTTP
TCP/IP 4계층 모델
- 인터넷 프로토콜 스위트 (Internet Protocol Suite)
- 인터넷에서 컴퓨터들이 정보를 주고받는 데 쓰이는 프로토콜 집합
- TCP/IP 4계층 모델 또는 OSI 7계층 모델로 설명
- TCP/IP 4계층 / OSI 7계층
- 애플리케이션 계층 / 애플리케이션 계층, 프레젠테이션 계층, 세션 계층 (FFT, HTTP, SSH, SMTP, DNS)
- 전송 계층 / 전송 계층 (TCP, UDP, QUIC)
- 인터넷 계층 / 네트워크 계층 (IP, ARP, ICMP)
- 링크 계층 / 데이터링크 계층, 물리 계층 (이더넷)
- 특정 계층이 변경되었을 때 다른 계층이 영향을 받지 않도록 설계됨
1. 애플리케이션 계층 (application)
- 응용 프로그램이 사용되는 프로토콜 계층
- 웹서비스, 이메일 등 서비스를 실질적으로 사람들에게 제공하는 층
- FTP - 장치간 파일 전송에 사용되는 표준 통신 프로토콜
- SSH - 암호화 네트워크 프로토콜
- HTTP - 웹을 위한 데이터 통신의 기초, 프로토콜
- SMTP - 이메일 표준 통신 프로토콜
- DNS - 도메인 이름과 IP 주소를 매핑해주는 서버
2. 전송 계층 (transport)
- 송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스 제공
- 연결 지향 데이터 스트림 지원, 신뢰성, 흐름 제어
- 애플리케이션과 인터넷 계층 사이 중계 역할
1. TCP
- 패킷 사이의 순서 보장
- 연결지향 프로토콜을 사용해 신뢰성 구축
- 수신여부 확인
- 가상회선 패킷 교환 방식 사용
- 각 패킷에 가상회선 식별자가 포함되며 모든 패킷을 전송하면 가상회선이 해제되고 패킷은 전송된 순서대로 도착
- 3-way handshake / TCP 연결 (신뢰성 구축)
- SYN 단계
- 클라이언트는 서버에 ISN을 담아 SYN을 보냄
- ISN은 새로운 TCP 연결의 첫 번째 패킷에 할당된 임의의 시퀀스 번호
- SYN + ACK 단계
- 서버는 클라이언트의 SYN을 받아 서버의 ISN을 보냄
- 승인번호로 클라이언트의 ISN + 1을 보냄
- ACK 단계
- 클라이언트는 서버의 ISN + 1한 값인 승인번호를 담아 ACK를 서버에 보냄
- SYN 단계
- 4-way handshake / TCP 연결 해제
- 클라이언트가 연결을 닫으려 할 때 FIN으로 설정된 세그먼트 전송 / FIN_WAIT_1 상태로 들어감
- 승인 세그먼트 ACK 전송 / 서버는 CLOSE_WAIT 상태로 들어감 / 클라이언트는 FIN_WAIT_2 상태로 들어감
- 서버는 ACK를 보내고 일정 시간 이후에 클라이언트에 FIN 세그먼트 전송
- 클라이언트는 TIME_WAIT 상태가 되고 서버로 ACK를 전송 / 서버는 CLOSED 상태가 되고 일정 시간 이후 연결이 닫히며 자원 해제
- 일정 시간 이후에 닫는 이유
- 지연 패킷이 발생할 경우 / 이를 처리하지 못하면 무결성을 보장할 수 없음
- 두 장치가 연결이 닫혔는지 확인하기 위함
- 일정 시간 이후에 닫는 이유
2. UDP
- 패킷 순서 보장하지 않음
- 수신여부 확인하지 않음
- 단순히 데이터만 주는 데이터그램 패킷 교환 방식 - 패킷이 독립적으로 이동하며 최적의 경로를 선택하여 감, 도착 순서가 다를 수 있음
인터넷 계층 (internet)
- 장치로부터 받은 네트워크 패킷을 IP 주소로 지정된 목적지로 전송하기 위해 사용되는 계층
- IP, ARP, ICMP 등이 있으며 패킷을 수신해야 할 상대의 주소를 지정하여 데이터를 전달
- 연결을 받았는지에 대해 보장하지 않는 비연결형적인 특징
링크 계층 (link)
- 전선, 광섬유, 무선 등으로 실질적인 데이터를 전달하며 장치 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층
- 네트워크 접근 계층이라고도 함
- 물리 계층(LAN을 통해 0과 1로 이루어진 데이터를 보내는 계층)과 데이터 링크 계층(이더넷 프레임을 통해 에러 확인, 흐름 제어, 접근 제어를 담당하는 계층)으로도 나눔