백엔드 개발을 위한 네트워크 기본 용어

네트워크 기본 용어 (네트워크, 처리량, 트래픽, 대역폭, RTT, 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트)

네트워크

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

• 노드 : 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치
• 링크(엣지) : 유선 또는 무선과 같은 연결매체 (와이파이나 LAN)

트래픽(Traffic), 처리량(Throughput), 대역 폭(Bandwidth)

• 트래픽

트래픽은 특정 시점에 링크 내의 흐르는 데이터의 양이다.

단위 : bps(bits per second)

예를 들어 100KB 이미지를 1000명이 다운로드하면 누적 트래픽은 100.000KB(100MB)이다.

 

• 처리량

처리량(throughput)은 링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양을 말하며 보통 얼만큼의 트래픽을 처리했는지를 나타낸다.

단위 : bps(bits per second) 초당 전송 또는 수신되는 비트 수

많은 트래픽을 처리한다 = 많은 처리량을 가진다.

 

• 대역폭

주어진 시간동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수를 의미한다.(최대 트래픽 허용량이다)

단위 : bps(bits per second) 초당 전송 또는 수신되는 비트 수

RTT

RTT(Round Trip Time : 왕복 지연시간)는 신호를 전송하고 해당 신호의 수신확인에 걸린 시간을 더한 값이자 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간이다

유니캐스트

1 : 1통신 ex) HTTP 가장 일반적인 네트워크 전송 형태

멀티캐스트

1 : 그룹 통신 ex) 방송 그룹에 속한 장치들에게 데이터를 전달.

브로드캐스트

1 : 모든 통신 ex) ARP 로컬 네트워크 내에 있는 모든 호스트에게 데이터를 전달할 때

네트워크 토폴로지 -버스, 스타, 트리, 링, 메시

네트워크 토폴로지는 노드와 링크의 구성 방법이다.

네트워크 토폴로지가 필요한 이유는 네트워크 병목 현상 같은 문제들을 토폴로지 구성의 변화로 해결할 수 있기 때문이다.

버스토폴로지

하나의 회선에 여러개의 노드가 연결된 형태이다.

장점
- 설치 비용이 적다.
- 노드 추가와 삭제가 쉽다.
- 소규모 네트워크를 구축하기 매우 쉬움.
- 한 노드에 장애가 발생해도 다른 노드에 영향X

단점
- 메인 링크에 많은 트래픽이 생기면 정체현상 발생가능성 높음.(패킷 손실율 높음)
- 메인 링크 망가지면 큰 문제

스타 토폴로지

중앙에 있는 노드를 기반으로 연결된 형태이다.

장점
- 노드 추가 삭제가 쉽다.
- 중앙노드가 아닌 한 노드에 장애가 발생해도 다른 노드에 영향X
- 안정성이높음.중앙노드가아닌한노드에침해가발생했을때다른노드로 확장하기가 어렵기 때문. 다른 노드로 가려면 중앙노드를 무조건 거쳐야 하고 보통의 스타토폴로지는 중앙노드의 방화벽 등을 더욱 깐깐하게 해놓는다.
- 한링크에문제가생겨도해당부분만영향을받고나머지부분은정상적으로 작동함.

단점
- 중앙노드 에러시 큰 문제가 발생한다.

트리 토폴로지

트리형태로 구성된다. (계층적 토폴로지라고도 한다)

노드 추가, 삭제 난이도가 보통이다 (리프노드를 기반으로 확장은 용이 but, 다른 노드는 어려움)

버스 토폴로지와 스타토폴로지의 하이브리드 형태

장점
- 노드 확장이 용이(주로 리프노드로 확장함)
- 리프노드의 에러는 나머지 부분에 영향을 미치지 않음.

단점
- 특정 노드 트래픽 집중시 하위노드에 영향
- 루트노드에 문제가 생기면 전체네트워크에 큰 문제

링형 토폴로지

고리형태로 구성되어 있다.

장점
- 노드 추가, 삭제가 쉽다.
- 노드 수가 많아져도 데이터 손실이 없음. 토큰을 기반으로 연속적으로 노드를 거치며 통신권한 여부를 따지고 해당 권한이 없는 노드는 데이터를 전달받지 않음.

단점
- 링크또는노드가하나만에러발생해도전체네트워크에영향
- 토큰이 없는 노드는 통신에 참여를 못하며 데이터 공유가 안됨.

메시 토폴로지

그물망형태

노드 추가, 삭제 어려움

풀(full)메시토폴로지의경우n*(n-1)/2의회선이필요함.

장점
- 안정성이높음.한노드가장애가나도다른노드에영향을미치지않음
- 트래픽을 분산할 수 있음.

단점
- 회선이 비효율적으로 많기 때문에 구축비용이 고가.

네트워크의 분류: LAN, MAN, WAN

• LAN local area network, 근거리 통신망

MAN, WAN보다 높은 안정성, 속도가 좋다.

소규모네트워크(집, 사무실) - 보통 허브나 스위치로 연결된다.

하나의 논리적 주소인 IP를 기반으로 여러개의 물리적 주소인 MAC 주소로 구별하는 네트워크

 

• MAN metropolitan area network, 대도시 통신망

도시와 도시의 통신망을 뜻하며 2개 이상의 LAN이 연결되어 구성된다.

라우터, 브리지 등으로 연결됨 

 

• WAN wide area network, 광역 통신망

국가와 국가와의 통신망을 뜻하며 인터넷이라고도 함. 많은 라우터를 거쳐 다른 국가와도 연결된다.