[네트워크] 네트워크 기기

면접을 위한 CS 전공 지식 노트를 공부하고 정리한 내용

 

네트워크 기기의 처리 범위

 네트워크 기기는 계층별로 처리 범위를 나눌 수 있다.

 

상위 계층을 처리하는 기기는 하위 계층을 처리할 수 있지만 반대는 불가능하다.

 

계층에 따른 기기 종류

애플리케이션 계층 -> L7 스위치

인터넷 계층 -> 라우터, L3 스위치

데이터 링크 계층 : L2 스위치, 브리지

물리 계층 -> NIC, 리피터, AP

애플리케이션 계층

L7 스위치

스위치는 여러 장비를 연결하고 데이터 통신을 중재하며 목적지가 연결된 포트로만 전기 신호를 보내 데이터를 전송하는 통신 네트워크이다.

 

포트란?

IP 내에서 애플리케이션 상호 구분을 위해 사용하는 번호

포트 숫자는 IP 주소가 가리키는 PC에 접속 할 수 있는 통로이다.

이미 사용 중인 포트는 중복해서 사용할 수 없다.

 

L7 스위치는 로드밸런서 라고도 하며, 서버의 부하를 분산하는 기기이다.

 

 

클라이언트로부터 오는 요청들을 뒤쪽의 여러 서버로 나누는 역할을 하며 시스템이 처리할 수 있는 트래픽 증가를 목표로 한다.

 

URL, 서버, 캐시, 쿠키들을 기반으로 트래픽을 분산하며 바이러스, 불필요한 외부 데이터 등을 걸러내는 필터링 기능 또한 가지고 있으며 응용 프로그램 수준의 트래픽 모니터링도 가능하다.

 

L4 스위치와 L7 스위치의 차이

로드밸런서로는 L4 스위치도 있다.

 

L4 스위치의 경우 인터넷 계층을 처리하는 기기로 스틀밍 관련 서비스에서는 사용할 수 없으며, 메시지를 기반으로 인식하지 못하고 IP와 포트를 기반으로 트래픽을 분산한다.

 

반면 L7 로드밸런서는 IP, 포트 외에도 URL, HTTP 헤더, 쿠키 등을 기반으로 트래픽을 분산한다. 또한, 바이러스, 불필요한 외부 데이터 등을 걸러내는 필터링 기능도 가지고 있고 응용 프로그램 수준의 트래픽 모니터링도 가능하다.

 

장애가 발생한 서버가 있다면 이를 트래픽 분산 대상에서 제외해야 하는데, 정기적으로 헬스 체크(health check)를 이용해 감시하면서 이루어진다.

 

헬스 체크

헬스 체크는 전송 주기와 재전송 횟수 등을 설정한 이후 반복적으로 서버에 요청을 보내는 것을 말한다.

 

물론 이때 서버에 부하가 되지 않을 만큼 요청 횟수가 적절해야 한다. TCP, HTTP 등 다양한 방법으로 요청을 보내며 이 요청이 정상적으로 이루어지면 정상적인 서버로 판별한다.

 

로드밸런서를 통한 서버 이중화

로드밸런서의 대표적인 기능 -> 서버 이중화

로드밸런서는 2대 이상의 서버를 기반으로 가상 IP를 제공하고 이를 기반으로 안정적인 서비스를 제공한다.(에러 발생에 대비)

로드밸런서가 제공한 0.0.0.12010이란 가상 IP에 사용자들이 접근하게 되고 사용가능한 서버인 0.0.0.12011과

 

0.0.0.12010를 기반으로 서빙!

만약 0.0.0.12011 장애가 발생했을 때 0.0.0.12012 서버를 기반으로 서비스의 운용이 가능하다.

 

인터넷 계층

라우터

여러 개의 네트워크를 연결, 분할, 구분시켜주는 역할을 한다.

 

다른 네트워크에 존재하는 장치끼리 서로 데이터를 주고받을 때 패킷 소모를 최소화하고 경로를 최적화하여 최소 경로로 패킷을 포워딩하는 라우팅을 하는 장비

 

L3 스위치

L2 스위치의 기능과 라우팅 기능을 갖춘 장비 -> 라우터라 해도 무방

데이터 링크 계층

L2 스위치

장치들의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블을 통해 관리하며, 연결된 장치로부터 패킷이 왔을 때 패킷 전송을 담당한다.

 

단순히 패킷의 MAC 주소를 읽어 스위칭하는 역할을 한다.

 

목적지가 MAC 주소 테이블에 없다면 전체 포트에 전달하고 MAC 주소 테이블의 주소는 일정 시간 이후 삭제하는 기능도 있다.

 

브리지

두 개의 LAN을 상호 접속할 수 있도록 하는 통신망 연결 장치이다.

포트와 포트 사이의 다리 역할을 하며 장치에서 받아온 MAC 주소를 MAC 주소 테이블로 관리한다.

서로 다른 LAN 등으로 이루어진 '하나의' 통신망을 구축할 때 쓰인다.

물리 계층을 처리하는 기기

NIC

LAN 카드라고 하는 네트워크 인터페이스 카드이다.

 

2대 이상의 컴퓨터 네트워크를 구성하는데 사용하며, 네트워크와 빠른 속도로 데이터를 송수신 할 수 있도록 컴퓨터 내에 설치하는 확장 카드이다.

 

서로 다른 LAN 등으로 이루어진 '하나의' 통신망을 구축할 때 쓰인다.

AP

패킷을 복사하는 기기이다.

 

AP에 유선 LAN을 연결한 후 다른 장치에서 와이파이를 사용해 무선 네트워크 연결을 할 수 있다.