[Embedded] 네트워크 기초
네트워크란?
기본적으로, 노드와 링크가 서로 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 하나의 집합을 말한다.
BFS나 DFS를 공부하며 접하던 그래프도 네트워크의 일종이라고 볼 수 있다.
하지만 보통 네트워크에 있는 노드와 링크는
- 노드 : 서버, 라우터, 스위치 등
- 링크 : 유선통신, 무선통신
위 사항들을 말한다.
처리량과 지연시간
처리량
처리량은 링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양을 말한다.
보통 많은 트래픽을 처리한다는 말은 많은 데이터 처리량을 가진다는 의미이다.
대역폭은 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수이며,
처리량의 단위로는 bps(bits per second)를 쓴다.
처리량은 사람들이 접속할 때마다 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간의 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받는다.
지연시간
요청이 처리되는 시간을 말하며, 어떤 메세지가 두 장치 사이를 왕복하는데 걸리는 시간을 말한다.
지연 시간은 링크의 타입(유선, 무선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받는다.
네트워크 토폴로지
네트워크 토폴로지란, 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태를 의미한다.
종류로는 트리 토폴로지, 버스 토폴로지, 스타 토폴로지, 링형 토폴로지, 메시 토폴로지가 있다.
트리 토폴로지
하나의 노드에 여러 개의 노드가 트리형으로 연결되어 있고,
양방향으로 모든 노드에게 데이터를 전송하는 형태.
- 장점: 네트워크 확장이 쉽고, 관리도 편하며, 통신 회선수가 절약된다.
- 단점: 상위 회선에 문제가 생기면 하위 회선 모두 문제가 생기며, 트래픽 집중 문제도 발생한다.
버스 토폴로지
단일 케이블에 네트워크 회선을 모두 연결하는 형태이다.
- 장점 : 구축이 쉽고, 비용이 저렴하다. 또한, 하나의 컴퓨터에 문제가 생겨도 다른 컴퓨터에 영향을 주지 않는다.
- 단점 : 동시에 컴퓨터 간 통신이 불가능하며, 케이블에 문제가 생기면 전체에 영향이 간다. 또한, 문제 처리가 어렵고, 시간도 오래걸린다.
링형 토폴로지
하나의 케이블로 서로 이웃하는 컴퓨터끼리 연결해서 고리구조를 형성하는 형태이다.
- 장점 : 설치 비용이 저렴하고, 똑같은 접속기회를 제공하기 때문에 데이터 충돌이 발생하지 않는다. 그리고 토큰 패싱을 통해 패킷 충돌을 방지할 수 있다.
- 단점 : 통신의 효율성이 낮으며, 넓은 지역에 구축할 경우 비용이 많이 든다.
성형 토폴로지
중앙 노드를 중심으로 모든 노드가 연결되는 형식이다.
중앙의 노드에서 다른 노드들과 point-to-point형식으로 연결하며, 중앙노드가 나머지를 제어한다.
- 장점 : 네트워크의 확장과 유지보수가 쉬우며, 장애를 발견하기가 쉬우며, 빠른 처리가 가능하다.
- 단점 : 사용자가 많아지면 트래픽이 많아져 속도가 저하되며, 중앙 노드가 문제가 생기면 시스템이 다운된다.
망형 토폴로지
모든 노드가 서로서로 연결된 형태이다.
- 장점 : 특정 통신 회선에 문제가 생겨도 다른 경로를 통해 전송이 가능하며, 가용성이 높고 효율이 높다.
- 단점 : 네트워크 설치, 관리, 구성이 어려우며, 비용이 많이 든다.
네트워크의 분류
규모를 기반으로 네트워크를 분류할 수 있다.
- 사무실과 개인적으로 소유가 가능한 LAN, 근거리 통신망을 의미하며 같은 건물이나 캠퍼스 같은 공간에서 운영된다.
- 대도시 등 도시 규모의 MAN
- 세계 규모의 WAN
네트워크 병목현상과 성능 분석 명령어
병목현상
병목현상이란, 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성요소로 인해 제한을 받는 현상이다. 트래픽이 많이 발생하고 그 트래픽을 잘 처리하거나 관리하지 못하면 마치 교통체증처럼 처리속도가 느려지거나 접속이 안되는 현상이 발생한다.
쉽게 말해서, 10차선에서 3차선으로 급격히 차선이 줄어드는 상황에서 자동차들이 몰려서 발생하는 체증현상이라고 생각하면 될 것 같다.
병목현상의 주된 원인은 아래와 같다.
- 네트워크 대역폭
- 네트워크 토폴로지
- 서버 CPU, 메모리 사용량
- 비효율적 네트워크 구성
성능 분석 명령어
병목현상을 해결하기 위해선 성능을 분석해야한다. 이를 수행하는 명령어를 알아보자.
- ping : 대상 노드를 향해 패킷을 전송하여 패킷 수신 상태와 도달 시간등을 측정할 수 있다.
입력형태는 ping [IP 또는 도메인 주소] 이다. - netstat : 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는데 사용되며, 네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜등 리스트를 보여준다.
- nslookup : 특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용한다.
- tracert(윈도우), traceroute(리눅스) : 목적지 까지의 네트워크 경로를 확인할 때 사용하며, 어느 구간에서 속도가 저하되는지 확인이 가능하다.
네트워크 프로토콜
네트워크 프로토콜이란 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기위한 공통 통신 규약이다.
인터넷은 TCP/IP 기반하에 동작하는데 이 자체가 프로토콜이다.
IEEE 라는 단체가 정한다.
- IEEE 802.11 : 우리가 아는 Wi-Fi가 IEEE 802.11에 기반하고 있다.
- IEEE 802.3 : 유선 LAN 프로토콜로, 유선으로 LAN을 구축할 때 쓰이는 프로토콜.
- HTTP : 웹 서버를 구축하고 통신하기 위한 네트워크 프로토콜이다.
