CS전공지식 노트/3. 네트워크

네트워크 #8 : 네트워크 장치

berryberries 2023. 8. 21. 19:17

1. 네트워크 장치

1) 레이어별 네트워크 장치

  • 네트워크 장치는 레이어별로 나뉜다.
  • 상위계층에서 처리하는 기기는 하위계층처리 가능 하지만 반대는 불가능

① 애플리케이션 계층 

 L7 스위치 ( 로드밸런서)

  • 서버의 부하를 분산하는 기기
  • 서버이중화, 보안에 강점
  • 트래픽을 분산 : IP , Port , url , 헤더 , 쿠키 기반
  • 헬스체크를 통해 장애가 발생한 서버를 확인하고 해당 서버로 트래픽을 보내지 못하게 하는 역할
헬스 체크

● 전송 주기와 재전송 횟수 등을 설정한 이후 반복적으로 서버에 요청을 보내는 것
 헬스 체크를 통해서 정상적인 서버 또는 비정상적인 서버를 판별한다.

ex )
AWS
 L7스위치를 이용한 로드밸런싱 :  ALB라는 컴포넌트를 통해서 구축한다. 
 L4스위치를 이용한 로드밸런싱 :  NLB 컴포넌트를 통해서 구축한다.

 

② 전송 계층

L4 스위치 ( 로드밸런서)

  • 패킷의 IP주소와 Port번호를 참고해서 트래픽분산을 할 수 있다.
  • 전송계층의 TCP, UDP 등의 헤더를 기반으로 우선순위를 판단해서 분산이 가능하다
  • L7스위치와 똑같이 헬스체크가 가능하다.

 

③ 인터넷 계층

라우터

  • 라우팅 : 하나 이상의 네트워크에서 경로를 선택하는 프로세스
  • 라우터는 라우팅을 해주는 기기를 말한다.
  • 다른 네트워크에 존재하는 장치끼리 서로 데이터를 주고받을 때 “패킷소모 최소화”, “경로 최적화"하는 장비

L3 스위치

  • L2 스위치의 기능 + 라우팅을 하는 장비
  • 라우팅테이블을 참조해서 IP패킷에 IP주소를 담아 보낸다

 

④ 데이터 링크 계층 (  데이터링크계층 + 물리계층 )

A. 데이터 링크 계층

  •  ‘이더넷 프레임’을 통해 에러 확인, 흐름 제어, 접근 제어를 담당하는 계층

L2 스위치

  • 장치들의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블을 통해 관리하며 인터넷계층에서 받은 패킷을 기반으로 이더넷프레임을 만들어 목적지MAC주소로 패킷을 보내주는 역할

 

브리지

  • 두 개의 근거리 통신망(LAN)을 상호 접속할 수 있도록 하는 통신망 연결 장치
  • 통신망의 범위를 확장하고 서로다른 LAN을 기반으로 하나의 통신망을 구축할 때 쓴다.

B. 물리 계층

  • 무선 LAN과 유선LAN을 통해 0과 1로 이루어진 데이터를 보내는 계층

NIC ( NIC, Network Interface Card )

  • 네트워크에 연결하기 위해 PC에 설치된 회로기판
  • PC 고유의 식별번호인 MAC주소가 있다

리피터

  • 들어오는 약해진 신호 정도를 증폭하여 다른 쪽으로 전달하는 장치

AP ( access point )

  • 패킷을 복사하는 장치
  • AP에 유선LAN을 연결한 후 무선 LAN기술을 기반으로 무선 네트워크망을 구축한다,

 

2) 유선 LAN 

전이중화 통신 

  • 양쪽 장치가 동시에 송수신할 수 있는 방식
  • 송신로와 수신로로 나눠서 데이터를 주고 받으며 통신한다.
  • 현대의 고속 이더넷은 전이중화기반의 통신을 한다.
  • 이더넷 : IEEE802.3 프로토콜을 기반으로 전이중화 통신을 한다.

* IEEE802.3 프로토콜: 어떤 구조를 기반으로 할 것인지, 케이블의 최대 전송량, 어떤 케이블만이 가능하도록 할 것인지 등을 정한 규칙

 

CSMA/CD ( Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection )

  • 유선 LAN의  반이중화 통신중 하나 -> 과거에 사용했음
  • 회선이 사용되지 않으면 데이터를 보내고 충돌이 발생한다면 일정 시간 이후 재전송하는 방식
  • 수신로와 송신로를 나누지 않고 한 경로를 기반으로 데이터를 보내기 때문에 충돌에 대비해야했다.

2) 무선 LAN

① 반이중화 통신

  •  양쪽 장치는 서로 통신할 수 있지만 동시에는 통신할 수 없어 한번에 한방향만 통신할 수 있는 방식
  • 장치가 신호를 수신하기 시작하면 응답하기 전에 전송이 완료될떄까지 기댜려야한다.
  • 둘 이상의 장치가 동시에 전송하면 충돌발생 -> 충돌방지 시스템 필요

CSMA/CA 

  • 반이중화 통신 중 하나
  • 장치에서 데이터를 보내기 전에 일련의 과정을 기반으로 사전에 가능한 한 충돌을 방지하는 방식
과정
1. 데이터 송신전 무선매체 살피기
2. 캐리어 감지 : 회선이 비어있는지 판단
3. IFS: 랜덤값을 기반으로 정해진 시간만큼 기다림, 만약 무선매체가 사용중이면 점차 그 간격을 늘려가며 기다림
4. 이후 데이터 송신

 

② 무선LAN의 대표적인 기술

와이파이(wifi)

  • 전자기기들이 무선 LAN 신호에 연결할 수 있게 하는 기술
  • 유선LAN을 AP 또는 공유기에 꽂아서 무선LAN신호을 만들어 구축