[CS] 네트워크 기기

네트워크는 여러 개의 네트워크 기기를 기반으로 구축된다

 

네트워크 기기는 계층별로 처리 범위를 나눌 수 있다

 

상위 계층을 처리하는 기기는 하위 계층을 처리할 수 있지만 반대는 불가능하다

 

예를들어 L7 스위치는 애플리케이션 계층을 처리하는 기기로

그 밑의 모든 계층의 프로토콜을 처리할 수 있다

하지만 AP는 물리 계층밖에 처리하지 못한다

 

애플리케이션	L7 스위치
인터넷 계층	라우터, L3 스위치
데이터 링크 계층	L2 스위치, 브리지
물리 계층	NIC, 리피터, AP

 

L7 스위치

스위치는 여러 장비를 연결하고 데이터 통신을 중재하며

목적지가 연결된 포트로만 전기신호를 보내 데이터를 전송하는 통신 네트워크 장비이다

 

L7 스위치는 로드밸런서 라고도 한다

 

서버의 부하를 분산하는 기기이다

 

클라이언트로 부터 오는 요청들을 뒤쪽의 여러 서버로 나누는 역할을 하며

시스템이 처리할 수 있는 트래픽 증가를 목표로 한다

 

URL, 서버, 캐시, 쿠키들을 기반으로 트래픽을 분산한다

또한 바이러스, 불필요한 외부 데이터 등을 걸러내는 필터링 기능 또한 가지고 있다

응용 프로그램 수준의 트래픽 모니터링도 가능하다

 

만약 장애가 발생한 서버가 있다면 이를 트래픽 분산 대상에서 제외해야한다

이는 정기적으로 헬스체크를 이용하여 감시하면서 이루어진다

 

L4 스위치와 L7 스위치 차이

로드밸런서로는 L7 스위치 뿐만 아니라 L4 스위치도 있다

 

L4 스위치는 인터넷 계층을 처리하는 기기로 스트리밍 관련 서비스에서는 사용할 수 없다

메시지를 기반으로 인식하지 못하고 IP와 포트를 기반으로 트래픽을 분산한다

 

L7 스위치는 IP, 포트 이외에도 URL, HTTP 헤더, 쿠키 등을 기반으로 트래픽을 분산한다

 

참고로 클라우드 서비스 (AWS)에서

L4 스위치를 이용한 로드밸런싱은 NLB (Network Load Balancer) 컴포넌트로 한다

L7 스위치를 이용한 로드밸런싱은 ALB (Application Load Balancer) 컴포넌트로 한다

 

헬스 체크 (Health Check)

L4 스위치 또는 L7 스위치 모두 헬스 체크를 통해

정상적인 서버 또는 비정상적인 서버를 판별한다

 

헬스 체크는 전송 주기와 재전송 횟수 등을 설정한 이후

반복적으로 서버에 요청을 보내는 것을 말한다

 

이때 서버에 부하가 되지 않을 만큼 요청 횟수가 적절해야 한다

 

TCP, HTTP 등 다양한 방법으로 요청을 보내며

이 요청이 정상적으로 이루어 졌다면 정상적인 서버로 판별한다

 

예를들어 TCP 요청을 보냈는데 3-way-handshake가

정상적으로 일어났다면 정상인 것이다

 

로드밸런서를 이용한 서버 이중화

로드밸런서의 대표적인 기능으로 서버 이중화를 들 수 있다

 

서비스를 안정적으로 운용하기 위해서는 2대 이상의 서버는 필수적이다

 

에러가 발생하여 서버 1대가 종료되더라도 서비스는 안정적으로 운용되어야 하기 때문이다

 

로드밸런서는 2대 이상의 서버를 기반으로 가상 IP를 제공하고

이를 기반으로 안정적인 서비스를 제공한다

 

예를들어 80 이란 가상 서버에 사용자들이 접근하고

뒷단에 사용 가능한 서버인 8081, 8082를 기반으로 서빙한다

이렇게 하면 8081에서 장애가 발생해도 8082를 기반으로

안정적인 서비스를 운용할 수 있는것이다

 

라우터 (Router)

라우터는 여러 개의 네트워크를 연결, 분할, 구분시켜주는 역할을 한다

 

다른네트워크에 존재하는 장치끼리 서로 데이터를 주고받을 때

패킷 소모를 최소화하고 경로를 최적화하여 최소 경로로 패킷을 포워딩하는

라우팅을 하는 장비이다

 

 

L3 스위치

L3스위치란 L2 스위치의 기능과 라우팅 기능을 갖춘 장비를 말한다

 

L3스위치를 라우터라고 해도 무방하다

 

라우터는 소프트웨어 기반의 라우팅과 하드웨어 기반의 라우팅을 하는 것으로

나눠지고 하드웨어 기반의 라우팅을 담당하는 장치를 L3 스위치라고 한다

 

L2 스위치

L2 스위치는 장치들의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블을 통해 관리한다

 

연결된 장치로부터 패킷이 왔을 때 패킷 전송을 담당한다

 

IP 주소를 이해하지 못해 IP 주소를 기반으로 라우팅은 불가능하며

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 (Bridge)

브리지는 두 개의 근거리 통신망 (LAN)을 상호 접속 할 수 있도록 하는

통신망 연결 장치이다

 

포트와 포트 사이의 다리 역할을 하며 장치에서 받아온 MAC 주소를

MAC 주소 테이블로 관리한다

 

브리지는 통신망 범위를 확장하고 서로 다른 LAN 등으로

이루어진 하나의 통신망을 구축할 때 쓰인다

 

다르게 설명해 보면

 

브릿지는 말 그대로 다리다. 콜리전 도메인을 나누어 서로 통신이 가능하도록 연결시켜 주는 장비이다. 

 

콜리전 도메인은 CSMA/CD 방식에 따라 한번에 한 PC만 데이터를 전송할 수 있는 방식을 말하는데 

이때 두 PC에서 데이터를 전송하려고 하는것을 콜리전이 발생했다 라고 한다

 

이와 같은 문제를 해결하기 위해 나온 장비가 바로 브릿지이다

 

브릿지와 스위치는 같은 역할을 한다

 

 

NIC (Network Interface Card)

LAN 카드라고 하는 네트워크 인터페이스 카드는

2대 이상의 컴퓨터 네트워크를 구성하는데 사용한다

 

네트워크가 빠른 속도로 데이터를 송수신 할 수 있도록

컴퓨터 내에 설치하는 확장 카드이다

 

각 LAN 카드에는 주민등록번호처럼 각각을 구분하기 위한

고유의 식별번호인 MAC 주소가 있다

 

 

리피터 (Repeater)

리피터는 들어오는 약해진 신호 정도를 증폭하여

다른 쪽으로 전달하는 장치를 말한다

 

이를 통해 패킷이 더 멀리 갈 수 있다

 

하지만 이는 광케이블이 보급됨에 따라

현재는 잘 쓰이지 않는 장치이다

 

 

AP (Access Point)

패킷을 복사하는 기기이다 (공유기)

 

AP에 유선 LAN을 연결한 후 다른 장치에서

무선 LAN 기술(와이파이)을 사용하여 무선 네트워크 연결을 할 수 있다