네트워크, 네트워크 토폴로지

 

🔎 네트워크란?

노드와(node)와 링크(link)가 서로 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 집합을 의미한다.

노드 : 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치를 의미

링크 : 유선 또는 무선을 의미

 

 

네트워크를 구축할 때는 '좋은' 네트워크로 만드는 것이 중요하다.

 

 

💡 좋은 네트워크란?

많은 처리량을 처리할 수 있으며 지연 시간이 짧고 장애 빈도가 적으며 좋은 보안을 갖춘 네트워크를 말한다.

 

 

처리량..? 지연 시간..? 의미는 대충 알겠지만 정확하게 뜻을 잡고가자!

 

 

🏷️ 처리량

처리량은 링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양을 말한다. 보통 얼만큼의 트래픽을 처리했는지를 나타낸다.

 

"많은 트래픽을 처리한다 = 많은 처리량을 가진다"

 

라는 의미이다.

 

단위로는 bps(bits per second)를 쓴다. 이는 초당 전송 또는 수신되는 비트 수라는 의미이다.

 

 

처리량은 사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭,

네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받는다.

 

 

트래픽은 특정 시점에 링크 내에 '흐르는' 데이터의 양을 말한다.

 

예를 들어 서버에 저장된 파일(문서, 이미지, 동영상 등)을 클라이언트(사용자)가

다운로드할 때 발생되는 데이터의 누적량을 뜻한다.

 

 

트래픽이랑 처리량이 헷갈릴 수 있는데 다음과 같이 이해하면 쉽다!

 

트래픽이 많아졌다 = 흐르는 데이터가 많아졌다

처리량이 많아졌다 = 처리되는 트래픽이 많아졌다

 

 

 

🏷️ 지연 시간

지연 시간이란 요청이 처리되는 시간을 말하고 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간을 말한다.

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

 

 

 

 

 

 

 

 

🔎 네트워크 토폴로지

네트워크 토폴로지는 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태를 의미한다.

쉽게 생각하면 네트워크를 설계할 때 고려하는 것이라고 생각하면 된다.

 

 

 

🏷️ 트리 토폴로지

계층형 토폴로지로 트리 형태로배치한 네트워크 구성

 

노드의 추가, 삭제가 쉬움

특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있음

 

 

 

 

 

🏷️ 버스 토폴로지

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

 

설치 비용이 적고 신뢰성이 우수하며 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉬움

스푸핑이 가능한 문제점!

 

* 스푸핑이란?

스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 악의적인 노드에 패킷이 전달되도록 처리하는 것

 

 

 

 

 

🏷️ 스타 토폴로지

중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성

 

노드를 추가하거나 에러 탐지 쉬움

패킷의 충돌 발생 가능성이 적음

어떠한 노드에 장애가 발생해도 쉽게 에러를 발견할 수 있음

장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적음

중앙 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크를 사용할 수 없고 설치 비용이 고가

 

 

 

 

 

🏷️ 링형 토폴로지

각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성 방식

 

데이터는 노드에서 노드로 이동하게 되고 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷을 처리

노드 수가 증가되어도 네트워크상의 손실이 거의 없고 충돌이 발생되는 가능성이 적고 노드의 고장 발견을 쉽게 찾을 수 있음

네트워크 구성 변경이 어렵고 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 크게 끼치는 단점

 

 

 

 

 

🏷️ 메시 토폴로지

그물망처럼 연결되어 있는 구조

 

한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 개의 경로가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있고 트래픽도 분산 처리가 가능

노드의 추가가 어렵고 구축 비용과 운영 비용이 고가인 단점

 

 

 

 

이렇게 토폴로지 종류를 알아봤는데 네트워크의 구조라고도 일컫는 토폴로지가 중요한 이유는 무엇일까?

 

 

💡 토폴로지가 중요한 이유

이유는 바로 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문이다.

 

* 병목 현상이란?

전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상을 말한다.

 

예를 들어 병목 현상이 일어나서 사용자가 서비스를 이용할 때 지연 시간이 길게 발생하고 있다고 가정해본다.

관리자가 지연 시간을 짧게 만들기 위해 대역폭을 크게 설정했음에도 성능이 개선되지 않았다.

관리자가 네트워크 토폴로지가 어떻게 되어 있나 확인했고,

서버와 서버 간 그리고 게이트웨이로 이어지는 회선을 추가해서 병목 현상을 해결했다.

 

 

이처럼 네트워크가 어떤 토폴로지를 갖는지, 또한 어떠한 경로로 이루어져 있는지 알아야 병목 현상을 올바르게 해결할 수 있다.

 

 

 

 

아까 네트워크 토폴로지를 알아보면서 버스 토폴로지는 근거리 동신망(LAN)에 이용된다고 했는데 자세히 알아보자!

 

네트워크는 규모를 기반으로 분류할 수 있다. LAN, MAN, WAN으로 나뉜다.

 

LAN(Local Area Network)

근거리 통신망을 의미하며 같은 건물이나 캠퍼스 같은 좁은 공간에서 운영된다.

전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않다.

 

 

MAN(Metropolitan Area Network)

대도시 지역 네트워크를 나타내며 도시 같은 넓은 지역에서 운영된다.

전송 속도는 평균이며 LAN보다는 더 많이 혼잡하다.

 

 

WAN(Wide Area Network)

광역 네트워크를 의미하며 국가 또는 대륙 같은 더 넓은 지역에서 운영된다.

전송 속도는 낮으며 MAN보다 더 혼잡하다.

 

 

 

 

 

📚 참고 문헌 : 면접을 위한 CS 전공지식노트 [주홍철 지음]