[면접을 위한 CS 전공지식 노트] 2.1 네트워크의 기초

네트워크: 노드와 링크가 서로 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 집합

노드: 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치
링크: 유선 / 무선

---

1. 처리량과 지연 시간

처리량(throughput)

• 링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양. (= 트래픽을 처리한 양)
• 단위: bps(bits per second). 초당 전송/수신 비트 수
• 트래픽, 대역폭, 에러, 하드웨어 스펙에 영향 받음

트래픽: 특정 시점에 링크 내에 흐르는 데이터 양
대역폭: 주어진 시간동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수

지연 시간(latency)

• 요청이 처리되는 시간. 메세지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간
• 매체 타입, 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향 받음

2. 네트워크 토폴로지와 병목 현상

네트워크 토폴로지(network topology)

노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식·연결 형태

트리 토폴로지

트리 형태로 배치한 네트워크 구성

장점

• 노드 추가, 삭제 쉬움

단점

• 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향

버스 토폴로지

중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성
근거리 통신망(LAN)에서 사용

장점

• 설치 비용 적음
• 신뢰성 우수
• 중앙 통신 회선에 노드 추가, 삭제 쉬움

단점

• 스푸핑 가능

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

중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성

장점

• 노드 추가, 에러 탐지 쉬움
• 패킷 충돌 가능성 적음
• 장애가 발생한 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적음

단점

• 중앙 노드에 장애 발생 시 전체 네트워크 사용 불가
• 설치 비용 고가

링형 토폴로지

각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성 방식
데이터는 노드에서 노드로 이동하며, 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷을 처리

장점

• 노드 수가 증가되어도 네트워크 상의 손실이 거의 없음
• 충돌 발생 가능성 적음
• 노드의 고장 발견 쉬움

단점

• 네트워크 구성 변경이 어려움
• 회선에 장애 발생 시 전체 네트워크에 영향

메시(mesh) 토폴로지

그물망처럼 연결되어 있는 구조

장점

• 한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 개의 경로가 존재하므로 네트워크 계속 사용 가능
• 트래픽 분산처리 가능

단점

• 노드 추가 어려움
• 구축·운영 비용 고가

병목 현상

전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상

원인

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

3. 네트워크 분류

LAN(Local Area Network)

• 근거리 통신망
• 같은 건물이나 캠퍼스같은 좁은 공간에서 운영
• 전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않음

MAN(Metropolitan Area Network)

• 대도시 지역 네트워크
• 도시같은 넓은 지역에서 운영
• 전송 속도는 평균. LAN보다 혼잡

WAN(Wide Area Network)

• 광역 네트워크
• 국가·대륙같은 더 넓은 지역에서 운영
• 전송 속도 낮음. MAN보다 혼잡

4. 네트워크 성능 분석 명령어

ping(Packet INternet Groper)

• 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어
• 해당 노드의 패킷 수신 상태와 도달하기까지 시간 등을 알 수 있음
• 해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되어 있는지 확인
• TCP/IP 프로토콜 중 ICMP 프로토콜을 통해 동작. ICMP 프로토콜을 지원하지 않는 기기를 대상으로는 실행할 수 없거나 네트워크 정책상 ICMP나 traceroute를 차단하는 대상의 경우 테스팅 불가
• ping[IP 주소 또는 도메인 주소]로 실행

netstat

• 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는 데 사용
• 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등 리스트를 보여줌
• 주로 서비스의 포트가 열려 있는지 확인할 때 씀

nslookup

• DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 쓰는 명령어
• 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용

tracert

• 윈도우: tracert / 리눅스: traceroute
• 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용하는 명령어
• 목적지 노드까지 구간들 중 어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 등을 확인

그 외

• ftp를 통해 대형 파일을 전송하여 테스팅
• tcpdump를 통해 노드로 오고 가는 패킷을 캡처
• wireshark, netmon 등 네트워크 분석 프로그램

5. 네트워크 프로토콜 표준화

네트워크 프로토콜: 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스
IEEE802.3: 유선 LAN 프로토콜. 유선으로 LAN을 구축할 때 쓰이는 프로토콜. 만든 기업이 다른 장치라도 서로 데이터 수신 가능.
HTTP 프로토콜: 노드들이 웹 서비스를 기반으로 데이터를 주고받을 수 있음.