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쉽게 이해하는 네트워크 1. 컴퓨터 네트워크의 구성 요소 3가지

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🌏 네트워크의 첫걸음

🚀 What I Will Learn

네트워크
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🌏 모두의 네트워크

LESSON 01 네트워크의 구조

LESSON 02 정보의 양을 나타내는 단위

LESSON 03 랜(LAN)과 왠(WAN)

LESSON 04 가정에서 하는 랜(LAN)구성

LESSON 05 회사에서 하는 랜(LAN)구성

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네트워크 구성 도 이해

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쉽게 이해하는 네트워크 1. 컴퓨터 네트워크의 구성 요소 3가지

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네트워크 구성 요소와 관련된 IT 용어: 랜 케이블, 랜포트, 스위치, 라우터, 인터넷 공유기, 랜카드(NIC)

컴퓨터 네트워크의 3가지 구성 요소

컴퓨터 통신과 네트워크의 3가지 구성 요소

네트워크는 컴퓨터와 컴퓨터를 연결하여 데이터를 주고받을 수 있게 하는 시스템 입니다.

네트워크에서 컴퓨터 간에 데이터를 보내고(송신) 데이터를 받는(수신) 것을 데이터 통신(Data Communication) 또는 컴퓨터 통신(Computer Communication)이라고 합니다.

<그림 1> 컴퓨터 통신과 네트워크 구성 요소 3가지

<그림 1>과 같이 네트워크에서 ① 두 대 이상의 컴퓨터 (컴퓨터 아이콘), ② 데이터가 이동하는 통로인 전송매체 (화살표 아이콘), ③ 데이터의 이동을 돕는 네트워크 장비 (클라우드 아이콘)가 서로 연결되어 데이터 통신을 합니다.

따라서 네트워크는 ① 컴퓨터, ② 전송 매체, ③ 네트워크 장비로 구성됩니다.

① 컴퓨터

데이터 통신의 주체 – 애플리케이션

데이터 통신의 시작과 끝에 위치한 컴퓨터는 데이터를 전송 매체로 보내거나, 전송 매체로부터 데이터를 받습니다. 컴퓨터가 데이터를 송수신하는 것은 데이터를 이용해 무언가를 하기 위해서입니다. 웹 브라우저를 통해 구글이나 네이버 같은 검색 사이트에 접속하여 검색어를 입력하고 검색 결과를 받거나, 카카오톡으로 메시지를 주고받으면서 대화를 나누는 등 특정한 목적을 달성하기 위해 데이터를 주고받는 것입니다.

컴퓨터에서 웹브라우저나 카카오톡 같이 특정한 목적에 사용하기 위해 만든 소프트웨어를 애플리케이션 소프트웨어 (Application Software, 응용 소프트웨어*), 줄여서 애플리케이션이라고 합니다. 스마트폰에서는 애플리케이션 글자 일부를 뽑아 앱(App) 또는 어플이라고 부르기도 합니다.

*. 컴퓨터는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 구성되고, 소프트웨어는 시스템 소프트웨어와 응용 소프트웨어로 구분합니다. 마이크로소프트(MS, Microsoft)의 윈도우(Windows)나 애플(Apple)의 맥 OS 같이 하드웨어를 관리하고 제어하는 운영체제(OS, Operating System)가 대표적인 시스템 소프트웨어 입니다. 응용 소프트웨어는 하드웨어를 건드릴 권한은 없고, 운영체제의 도움을 받아 사용자가 원하는 작업을 할 수 있도록 만든 소프트웨어입니다. 응용은 기본 지식이나 원리를 새로운 문제에 적용하는 것을 의미합니다. 따라서 응용 소프트웨어는 IT 지식을 기반으로 다양한 분야의 원리를 적용하여 문제를 해결하는 하나의 방법입니다. 이런 측면에서 응용 소프트웨어를 솔루션(Solution)이라고 부르기도 합니다.

따라서 네트워크에서 통신의 주체는 컴퓨터에 설치된 애플리케이션입니다. 이런 측면에서 결국 네트워크가 하는 일은 애플리케이션이 만들어진 목적에 따른 무언가를 할 수 있도록 데이터를 주고받을 수 있는 환경을 제공하는 것 입니다.

② 전송 매체

위 <그림 1>과 같이 컴퓨터와 컴퓨터, 컴퓨터 사이에 위치한 네트워크 장비와 컴퓨터도 전송 매체에 의해 서로 연결됩니다. 데이터가 이동하는 물리적인 통로인 전송 매체(Transmit Media)는 크게 유선 전송 매체와 무선 전송 매체로 나눌 수 있습니다. 전송 매체에 따라 네트워크도 유선 네트워크와 무선 네트워크로 구분됩니다.

유선 전송 매체

유선 전송 매체는 여러 종류가 있지만 일반적으로 전기 신호로 데이터를 전송하는 케이블(Cable, 전선)을 말합니다. 집이나 사무실에서 컴퓨터를 인터넷에 연결할 때 사용하는 랜 케이블(LAN Cable, 또는 랜선)이 대표적인 유선 전송 매체입니다.

컴퓨터나 네트워크 장비의 랜포트(LAN Port)에 랜 케이블을 꽂아 서로 연결한 것이 유선 네트워크입니다.

포트(Port)는 하나의 장비와 다른 장비를 연결하기 위한 통로, 즉 물리적인 장비들을 서로 연결하는 외부 인터페이스*를 의미 합니다. 쉽게 말하면 컴퓨터에 각종 장비를 꽃을 수 있는 단자입니다. 컴퓨터는 USB 장치와 연결하기 위한 USB 포트를 비롯해 다양한 장비를 연결할 수 있도록 각종 장비의 표준 포트를 내장하고 있습니다. 표준 포트 중의 하나가 랜 케이블을 연결하는 랜포트이고 줄여서 포트라고 부르기도 합니다.

*인터페이스는 inter(사이의)와 face(얼굴)의 합성어입니다. ‘얼굴과 얼굴 사이’라는 뜻을 가지고 있는 이 단어는 ‘경계’를 의미할 때 사용됩니다.

컴퓨터의 포트 (출처: http://blog.daum.net/dasomcap/856)

전 세계 어디서든 랜 케이블과 랜포트를 연결하여 네트워크를 만들 수 있도록 표준화된 규격을 정한 것이 이더넷 프로토콜(Ethernet Potocol) 또는 이더넷 기술입니다. 따라서 랜포트를 이더넷 포트, 랜 케이블을 이더넷 케이블, 랜 케이블과 랜포트를 연결하여 만든 유선 네트워크를 이더넷 네트워크 줄여 이더넷이라 부르기도 합니다.

(이더넷에 대해서는 별도로 포스팅합니다.)

무선 전송 매체

무선 전송 매체는 전선 없이 공간을 이동하는 전파(Radio Wave)입니다. 유선 전송 매체인 랜케이블을 랜포트라는 외부 인터페이스가 장착된 컴퓨터에 연결하는 것처럼, 무선 전송 매체인 전파는 무선 랜 인터페이스를 갖춘 컴퓨터와 연결됩니다. 와이파이(Wi-Fi)로 인터넷에 집속할 수 있는 노트북, 태블릿, 스마트폰 등에는 무선 랜 인터페이스가 내장되어 있습니다.

<그림 2> 네트워크의 전송 매체

③ 네트워크 장비

위 <그림 1> 에서 데이터의 이동통로를 감싸고 있는 클라우드 아이콘은 데이터가 정확한 수신지에 도착할 수 있도록 도와주는 네트워크 장비들로 구성되어 있습니다. 즉 네트워크 장비는 데이터를 송신하는 컴퓨터에서부터 데이터를 수신하는 컴퓨터까지 데이터가 성공적으로 전송될 수 있도록 중간에서 돕는 중계 장치 입니다.

다양한 종류의 네트워크 장비가 있지만 가장 기본적인 장비는 유선 네트워크를 만들고 확장시키는 스위치와 라우터입니다. 스위치는 여러 대의 컴퓨터를 연결하여 하나의 네트워크를 만들고, 그 네트워크 안에서 데이터를 전송하는 장비입니다. 라우터는 네트워크와 네트워크를 연결하여 서로 다른 네트워크 간에 데이터를 전송하는 역할을 합니다.

<그림 3> 기본적인 네트워크 장비 – 스위치와 라우터

스위치

보통 하나의 랜포트를 갖고 있는 컴퓨터를 랜케이블로 직접 연결하면 두 대의 컴퓨터를 연결한 하나의 네트워크 라인밖에 만들수가 없습니다. 세 대 이상의 컴퓨터를 연결하기 위해서는 여러 대의 랜포트를 갖고 있는 장비인 스위치(Switch, 또는 스위칭 허브, Switching Hub)가 필요 합니다. 몇 십개나 몇 백개의 랜포트를 제공하는 스위치도 있습니다.

전자 제품의 전원 케이블을 꽂는 전기 콘센트가 부족할 때 ‘멀티 탭’이라는 전기용품을 사용해서 전기를 분배하는 것처럼 랜케이블을 꽂는 랜포트가 부족할 때 스위치라는 장비를 사용해서 네트워크 라인을 분배 합니다. 스위치가 전기공급라인을 분배하는 멀티탭 같은 역할을 하는 것입니다. 따라서 스위치에 랜 케이블로 연결되어 있는 컴퓨터는 동일 랜 케이블에 연결되어 있는 것과 같은 취급을 받게 됩니다.

<그림 4> 멀티 탭과 스위치의 비교

수신하는 데이터의 수신지 컴퓨터를 식별할 수 있는 스위치는 스위치라는 이름처럼 랜포트를 스위치(전환)하면서 데이터의 이동을 컨트롤하여 스위치에 연결된 컴퓨터 중 정확한 수신지 컴퓨터에 데이터를 전송 합니다.

아래 <그림 5>에서 ①번 컴퓨터가 ③번 컴퓨터를 수신지로 정하여 데이터를 보내면 ①번 랜포트로 데이트를 수신한 스위치가 데이터의 수신지가 ③번 컴퓨터인 것을 확인하고 ③번 컴퓨터가 연결된 ③번 포트로 데이터를 전송합니다.

<그림 5> 스위치의 역할

라우터

스위치로 연결된 네트워크는 그 네트워크 안에서만 데이터를 전송할 수 있습니다. 다른 네트워크에 속한 컴퓨터로 데이터를 전송하기 위해서는 네트워크를 연결하는 장비인 라우터(Router)가 필요 합니다.

수많은 네트워크가 라우터로 연결되어 거대한 네트워크를 형성합니다. 거대한 네트워크에서 데이터가 길을 잃지 않고 정확한 수신지로 전송되는 것은 라우터가 수신한 데이터를 어느 네트워크로 전달할지 판단하는 경로(route, 루트) 선택 기능이 있기 때문입니다. 라우터는 라우터(route + er)라는 이름처럼 데이터 송신지에서 수신지까지 가는 많은 루트 중에 최적의 루트를 선택하는 경로 탐색기, 즉 일종의 내비게이션 역할 을 하는 것입니다. 따라서 전 세계의 네트워크가 연결된 인터넷에서 라우터는 중요한 네트워크 장비입니다.

<그림 6> 라우터의 역할

무선 AP

노트북과 같은 휴대용 컴퓨터가 대중화되면서 랜 케이블로 연결된 유선 네트워크의 이동 제한이라는 불편함을 해결하기 위해 개발된 것이 무선 네트워크입니다. 유선 네트워크에 랜 케이블 없이 무선으로 접속이 가능하게 만드는 네트워크 장비가 무선 AP(Wireless Access Point, WAP, 무선 액세스 포인트)입니다.

무선 AP는 무선 기능이 있는, 즉 무선 랜 인터페이스가 있는 노트북, 태블릿, 스마트폰 등의 컴퓨터가 유선 네트워크에 무선으로 액세스(접근) 할 수 있도록, 유선 네트워크와 무선 기능이 있는 컴퓨터 간에 데이터의 이동을 중계하는 역할을 합니다.

무선 AP를, 유선 네트워크를 구성하는 장비인 스위치나 라우터와 랜 케이블로 연결하면 무선 AP의 일정 거리 안에 있는 컴퓨터는 무선으로 유선 네트워크에 접속할 수 있습니다. 무선 AP, 스위치, 라우터가 이더넷 프로토콜에 따른 랜포트를 갖고 있어 랜 케이블로 서로 연결이 가능한 것입니다.

아래 <그림 7>에서 ①번 컴퓨터가 ②번 스마트폰으로 데이터를 보내면, ①번 컴퓨터에서부터 스위치를 거쳐 무선 AP까지는 랜 케이블을 통해 데이터가 이동합니다. 무선 AP에서 ②번 스마트폰까지는 전파의 형태로 데이터가 이동합니다. 무선 AP가 전기신호를 전파로, 전파를 전기신호로 변환하는 기능이 있기 때문에 전기신호를 전달하는 유선 네트워크와 전파를 전달하는 무선 네트워크 간에 데이터 전송이 가능해지는 것입니다.

<그림 7> 무선 AP로 연결한 무선 네트워크

스위치와 무선 AP로 만들어진 유선 네트워크와 무선 네트워크는 라우터가 없어도 데이터 전송이 가능한 하나의 네트워크입니다. 이런 의미에서 네트워크를 연결하는 라우터는 동시에 네트워크를 구분 짓는 역할을 하며, 기술적인 의미에서 하나의 네트워크는 라우터에 의해 구분되는 범위입니다.

AP가 설치된 곳의 일정 거리 안에서 인터넷에 접속할 수 있게 한 무선랜 기술 또는 제품이 와이파이 (Wi-Fi, Wireless-Fidelity)입니다. 와이파이는 그 이름처럼 무선(Wireless) 방식으로 유선 네트워크와 같은 수준의 정확한(Fidelity) 통신 환경을 제공하고자 하는 기술입니다.

인터넷 공유기

스위치, 라우터, 무선 AP의 기능을 1대의 기기에 내장하여 간편하게 집이나 사무실에서 소규모 네트워크를 구축하는 데 사용되는 네트워크 장비가 인터넷 공유기(또는 가정용 라우터, Home Router 또는 브로드밴드 라우터, Broadband router)입니다.

<그림 8> 인터넷 공유기

네트워크 인터페이스

지금까지 설명한 것을 요약하면 아래 <그림 9>와 같습니다. 결국 네트워크는 네트워크의 3가지 구성 요소인 ① 컴퓨터, ② 전송 매체, ③ 네트워크 장비를 랜포트라는 외부 인터페이스를 통해 서로 연결한 것 입니다. 쉽게 말하면 전송 매체인 랜 케이블을 컴퓨터의 랜포트, 네트워크 장비의 랜포트에 꽃아 서로 연결하는 것이죠.

<그림 9> 네트워크의 3가지 구성 요소

여기서 의문이 생깁니다. 컴퓨터가 만드는 데이터는 0과 1로 이루어진 디지털 데이터입니다. 그런데 컴퓨터와 데이터를 주고받는 전송 매체는 전기 신호(랜 케이블)나 전파의 형태로 데이터를 전송합니다.

이것을 가능하게 하는 것이 바로 랜카드(LAN Card)입니다. 랜카드는 NIC(네트워크 인터페이스 카드, Network Interface Card) , 네트워크 어댑터(Network Adapter), 이더넷 어댑터(Ethernet Adapter)등 다양한 이름으로 불립니다.

랜카드 (출처: https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3573750&cid=59088&categoryId=59096)

랜카드

컴퓨터의 본체를 열어보면 랜포트는 랜카드의 구성 부분임을 알 수 있습니다(위 랜카드사진 참조). 컴퓨터에 랜카드를 장착했기 때문에 랜포트라는 외부 인터페이스가 생긴 것 입니다.

랜카드가 컴퓨터와 전송 매체의 경계에서 둘을 물리적으로 연결하는 역할을 하기 때문에 네트워크에 연결하려는 컴퓨터에는 반드시 하나 이상의 랜카드가 있어야 합니다. 랜카드가 컴퓨터와 네트워크의 경계에서 연결을 담당하기 때문에 랜카드의 다른 이름이 NIC, 즉 네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card)입니다.

네트워크 인터페이스로서 랜카드가 하는 중요한 역할은 ‘0과 1’로 이루어진 디지털 데이터를 전기 신호로 변환하고, 전기 신호를 다시 디지털 데이터로 변환 입니다. 무선 랜카드는 디지털 데이터를 전파로, 전파를 디지털 데이터로 변환합니다. 노트북은 무선 랜카드라는 무선 랜 인터페이스가 내장되어 있어서 무선 네트워크에 접속할 수 있는 것입니다.

컴퓨터가 만든 디지털 데이터를 랜카드가 전기 신호나 전파로 변환하여 네트워크로 송신하고, 네트워크로부터 수신한 전기신호나 전파를 디지털 데이터로 되돌리기 때문에 네트워크에서 서로 다른 형태의 데이터 전송이 가능해집니다.

<그림 10> 랜카드(NIC, 네트워크 인터페이스 카드)

사용자 인터페이스와 네트워크 인터페이스

컴퓨터가 만든 디지털 데이터를 사람이 이해할 수 있는 텍스트나 이미지 등으로 변환하여 사람이 사용하기 편리한 환경을 제공하는 것을 사용자 인터페이스 (UI, User Interface)라고 합니다. 마찬가지로 컴퓨터가 만든 디지털 데이터를 전송매체가 전달할 수 있는 전기신호나 전파로 변환하여 네트워크에서 데이터 통신이 가능한 환경을 제공하는 것이 랜카드의 네트워크 인터페이스 기능 입니다.

표준국어대사전의 정의에 따르면 인 터페이스는 “서로 다른 두 시스템, 장치, 소프트웨어 따위를 서로 이어 주는 부분. 또는 그런 접속 장치”를 의미 합니다. 인터페이스의 핵심은 ‘서로 다른 것’을 연결 하는 데에 있습니다. 서로 다른 컴퓨터와 사용자, 서로 다른 컴퓨터와 네트워크를 이어주는 것이기에 사용자 인터페이스, 네트워크 인터페이스라고 하는 것입니다.

<그림 11> 사용자 인터페이스와 네트워크 인터페이스

따라서 더 많은 컴퓨터를 연결하기 위해 네트워크 라인을 분배하는 스위치는 스위치에 랜 케이블로 연결되어 있는 컴퓨터를 동일 케이블에 연결되어 있는 것처럼 취급하기 때문에 네트워크 인터페이스가 아닙니다. 반면 유선 네트워크와 무선 네트워크를 연결하는 무선 AP와 서로 다른 네트워크를 연결하는 라우터는 네트워크 인터페이스 입니다.

참고 자료

강환수 외 3인, 「컴퓨터 개론」, 인피니티북스, 2019.

정기철, 「인공지능 시대를 위한 컴퓨터 과학 개론」, 한빛아카데미, 2020.

진혜진, 「네트워크 개론」, 한빛아카데미, 2019.

정진욱 외 4인, 「컴퓨터 네트워크」, 생능출판사, 2018.

김현정, 「소프트웨어 개념사전」, 궁리, 2019.

이영호 외 1인, 「당신이 지금 알아야 할 AWS」, 비제이 퍼블릭, 2019.

김종훈, 「소프트웨어 세상을 여는 컴퓨터 과학」, 한빛아카데미, 2018.

Gene, 김성훈 역, 「그림으로 배우는 네트워크 원리」, 영진 닷컴, 2020

Ryuji Kitami, 이영란 역, 「그림 한 장으로 보는 최신 네트워크 용어 해설」, 정보문화사, 2016

미즈구치 카즈야, 이승룡 역, 「모두의 네트워크」, 길벗, 2018.

네트워크 카드, 나무위키

인터넷 공유기, 나무위키

무선 액세스 포인트, 위키백과

인터페이스, 나무위키

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L4 스위치 쉽게 이해하기 #9(1, 네트워크 구성)

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이번 문서 ‘L4 스위치 쉽기 이해하기’와 ‘서버 부하 분산 쉽게 이해하기’, 다음에 이어질 문서인 ‘L4/L7 로드밸런싱 쉽게 이해하기’는 L4/L7 Network Swtich인 ‘F5 Networks’ 장비를 기준으로 설명합니다. Alteon(Radware), Brocade, Cisco, Piolink, Pumkin, Citrix의 관점에서는 다소 다를 수 있습니다.

이번에 이야기할 주제는 L4 스위치의 네트워크 구성에 관한 것입니다. 여기서 말하는 L4 스위치의 네트워크 구성이란 L4 스위치와 주변 장비(L3 스위치, L2 스위치, 서버 등)를 구성하는 방법을 의미합니다. L4 스위치의 네트워크 구성은 아래 그림과 같은 전체 네트워크 구성의 일부분입니다. 자세히 보시면 L4 스위치의 모습도 확인하실 수 있습니다.

<네트워크 구성의 예시(출처 : http://bigcomputing.delighit.net/archive/201010)>

L4 스위치의 네트워크 구성은 각 장비를 어떻게 배치하느냐에 따라 발생하는 효과가 달라집니다. 또한 각 구성에서 IP 대역을 동일하게 가느냐, 다르게 가느냐에 따라서도 많은 부분이 변화합니다. 그렇기에 보통 L4 스위치에 대해 처음 접하시는 분들은 L4 스위치의 기능도 기능이지만, 구성을 이해하는 것에 어려움을 겪곤 합니다. 이 문서에서는 L4 스위치의 3가지 구성 방법(In-Line, One-Arm, Direct Server Return(DSR))과 구성에 따른 IP 대역 설정, Source IP NAT와 Destination IP NAT 여부 등을 자세히 보고자 합니다. L4 스위치의 네트워크 구성을 이해하지 않고서는 지금껏 설명한 L4 스위치의 기능을 제대로 이해할 수 없습니다. 그럼 시작하기에 앞서 아래 참고사항을 읽어보세요!

1. 다양한 종류의 네트워크 장비들이 모인 전체 네트워크 구성이 아닌 L4 스위치를 중심으로 주변 장비들의 배치를 표현하는 ‘L4 스위치의 네트워크 구성’임을 감안하고 보시기 바라며 ‘Internet’으로 표현된 상자는 외부 인터넷을 표현하기 위한 것입니다.

2. L4 스위치가 들어가는 네트워크 인프라의 규모는 보통 중규모 이상입니다. 그렇기에 L4 스위치의 네트워크 구성은 네트워크 인프라의 극히 일부를 차지합니다.

3. L4 스위치와 그 주변장비의 네트워크 구성을 이야기할 때는 보통 Backbone Switch(백본 스위치), Switching Hub(스위칭 허브, L2 스위치), 서버(WEB, WAS) 등을 주로 언급합니다.

4. L4 스위치의 Default Gateway(기본 게이트웨이)는 주로 백본 스위치입니다.

5. 서버의 Default Gateway(기본 게이트웨이)는 주로 L4 스위치 혹은 백본 스위치입니다.

In-Line

in (a) line (with something)

1.(~와) 일직선을 이루는

– 출처 : 네이버 영어 사전 –

In-Line은 ‘일직선을 이룬다’라는 뜻입니다. 사람들이 일렬로 줄을 서있는 모습 또한 ‘Standing in Line’이라고 부르죠. 네트워크 장비 또한 일렬로 줄을 세우는 것처럼 구성을 하게 되는데 이를 ‘In-Line 구성(이하 인라인)’이라고 부릅니다. 아래 그림에서 대강의 모습을 확인하실 수 있습니다. 마치 한 줄로 서있는 모습 같지 않나요? 백본 스위치 – L4 스위치 – L2 스위치 – 서버 순으로 말입니다.

인라인 구성에서는 L4 스위치가 백본 스위치와 L2 스위치의 중간에 위치하며 아래 다수의 서버가 있는 것을 확인할 수 있습니다. L2 스위치는 그저 스위칭 허브의 역할만을 하므로 큰 의미는 없습니다. 외부에서 들어온 요청은 백본 스위치를 거쳐 L4 스위치에 도달하며 L4 스위치는 이를 하위 서버에 부하분산합니다.

L4 스위치를 중심으로 위아래 IP 대역을 어떻게 가느냐에 따라 구성이 조금씩 달라지게 됩니다. L4 스위치 쉽게 이해하기 #1와 L4 스위치 쉽게 이해하기 #5에서 각각의 구성도를 보신 적이 있습니다. IP 대역은 10.10.10.x/24과 192.168.1.x/24으로 정하고 계속 사용하겠습니다.

<네트워크가 분리된 구성>

위 구성의 경우, L4 스위치를 중심으로 네트워크가 분리되어 있으며 서버의 게이트웨이는 반드시 L4 스위치로 지정됩니다. 서버는 L4 스위치 건너의 IP 대역을 모르기에 게이트웨이로 지정할 수 없죠. L4 스위치 쉽게 이해하기 #5에서 보았던 문제점 2가지는 위의 구성에서는 나타나지 않습니다. 사용자, 서버 모두 목적지를 L4 스위치로 설정할 수 밖에 없기 때문이죠. L4 스위치가 Proxy Server로서 트래픽 이동을 제어하는 것입니다.

<네트워크가 동일한 구성>

위 구성의 경우, L4 스위치를 중심으로 네트워크가 동일합니다. 그렇기에 서버의 게이트웨이를 굳이 L4 스위치를 잡지 않아도 되며 백본 스위치의 IP로 설정 가능합니다. 그렇게 되면 L4 스위치 쉽게 이해하기 #5에서 언급한 2가지 문제가 나타날 수 있습니다. L4 스위치가 Proxy Server로서 트래픽 이동을 제어하는 것이 어렵습니다. 백본 스위치와 서버가 같은 IP 대역을 공유하기 때문에 L4 스위치가 외부 트래픽의 공격에 서버를 보호하는 것 또한 어렵습니다.

장점

L4 스위치가 중앙에 위치하기 때문에 모든 트래픽이 L4 스위치를 거쳐가야 합니다. 사용자가 서버에게 보내는 트래픽과 서버가 사용자에게 보내는 트래픽 모두 L4 스위치를 지나가므로 장애 상황이나 이슈 발생시 파악이 비교적 쉽습니다. 또한 다른 네트워크 구성에 비해 구성 방법이 단순하며 직관적이라 이러한 구성이 많은 편입니다.

단점

L4 스위치가 중앙에 위치한다는 것은 사용자와 서버의 모든 트래픽이 지나간다는 것을 의미하며, 이는 L4 스위치의 부하를 가중시키는 결과를 낳게 됩니다. L4 스위치의 Virtual Server 접속이 아닌 사용자와 서버의 직접 접속조차도 L4 스위치를 거쳐가야 하므로 불필요한 트래픽이 L4 스위치를 지나감을 의미하는 것이죠. 또한 L4 스위치에 문제 생겨 통신을 처리하지 못 한다면 서비스가 마비되는 사태를 초래합니다. 서버가 L4 스위치를 비켜 통신할 수 있는 방법이 없습니다. 물론 이는 이중화를 통해 해결이 가능합니다.

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One-Arm

1. [한쪽 팔] one arm.

– 출처 : 네이버 영어 사전 –

말그대로 한쪽 팔을 펴고 있는 모습이다 하여 붙여진 이름이 One-Arm(이하 원암)입니다. 보통 백본 스위치의 옆에 연결하며 L2 스위치, 서버와 직접적으로 연결되지 않습니다. L4 스위치로 들어오는 모든 요청은 백본 스위치를 거쳐 L4 스위치로 가고 서버로 요청을 이동시킬 때 또한 L4 스위치에서 백본 스위치를 거쳐 서버로 이동하게 됩니다. 그리고 앞선 문서에서 매번 언급된 것처럼 서버에서 사용자에게 돌아가는 트래픽 또한 반드시 L4 스위치를 거쳐야 하므로 백본 스위치를 통해 L4 스위치에 도달하고 L4 스위치를 나가 백본 스위치로 도달한 후에 외부 인터넷으로 나아갑니다.

인라인 구성과 마찬가지로 L4 스위치를 중심으로 위아래 네트워크를 분리할 수도 있고 동일하게 할 수도 있습니다. 여기서 분리한다는 것은 L4 스위치와 백본 스위치에 각각 VLAN 2개를 설정하여 네트워크를 분리하고 L4 스위치 – 백본 스위치 – 백본 스위치 상단을 하나의 네트워크로, L4 스위치 – 백본 스위치 – 백본 스위치 하단을 하나의 네트워크로 두는 것을 의미합니다. 동일한 네트워크는 백본 스위치, L4 스위치, 서버가 동일한 대역을 갖는 것을 의미합니다.

<네트워크가 분리된 구성>

네트워크가 분리된 구성입니다. 물리적인 모습은 원암이지만 논리적 구조는 인라인에 가깝습니다. L4 스위치를 중심으로 위와 아래가 분리(VLAN 분리)되어있기 때문에 백본 스위치 위쪽 외부에서 서버를 볼 수 없습니다. L4 스위치와 백본스위치는 위아래 분리된 대역을 적용하기 위해 인터페이스 2개를 사용하여 각각 다른 IP 대역을 부여하거나 Trunk 설정을 사용하여 인터페이스 1개를 나눠 써야 합니다. 서버는 L4 스위치 혹은 백본 스위치를 게이트웨이로 잡을 수 있으며 백본 스위치를 게이트웨이로 잡을 경우, L4 스위치에서 Source IP NAT를 실시해야 합니다. 그 이유에 대해서는 L4 스위치 쉽게 이해하기 #5에서 설명하였습니다.

<네트워크가 동일한 구성>

네트워크가 동일한 구성입니다. 서버, L4 스위치, 백본 스위치가 동일한 IP 대역을 갖고 있습니다. 모두 동일한 IP 대역을 갖고 있기에 백본 외부에서도 서버의 IP를 확인할 수 있습니다. 서버는 L4 스위치 혹은 백본 스위치를 게이트로 잡을 수 있습니다. 서버가 백본 스위치를 게이트웨이로 잡을 경우, L4 스위치에서 Source IP NAT를 실시해야 합니다. 그 이유에 대해서는 L4 스위치 쉽게 이해하기 #5에서 설명하였습니다.

장점

L4 스위치가 네트워크 구성의 중간에 있지 않기 때문에, L4 스위치에 문제가 생겨도 서버와 사용자의 통신이 가능합니다. 인라인 구성에서는 L4 스위치에 문제가 발생하면 사용자와 서버의 직접 통신이 아예 먹통이 되어버린다는 점을 생각해볼 때 상당한 장점입니다. 또한 L4 스위치를 통한 서비스 접속이 아닌 사용자와 서버의 직접 연결을 하게 되었을 때, L4 스위치를 거치지 않아도 되므로 L4 스위치의 부하가 줄어듭니다. 그리고 다음 문서에서 언급할 Direct Server Return(DSR) 구성 사용이 가능해집니다.

단점

모든 트래픽이 L4 스위치를 지나가지 않는다는 점은 장애상황 / 이슈 발생시 확인이 어려움을 뜻합니다. Direct Server Return(DSR) 구성의 경우, 다음에 설명하겠지만 Response 트래픽이 L4 스위치를 경유하지 않기 때문에 장애 상황 대처가 더욱 어렵습니다.

여기까지가 인라인 구성과 원암 구성에 대한 설명입니다. 이 두 가지 구성은 L4 스위치를 구성하는 대표적인 방식 2가지이며, 매우 기본적인 방식이므로 잘 알아두시는 것이 좋습니다. 트래픽에 대한 분석까지 하면 좋겠지만 문서가 조잡해지고 복잡해질 것 같아 모두 생략합니다. 마지막으로 Direct Ser Return(DSR) 구성까지 이 문서에 포함시키려고 하였으나 너무 길어져 다음 문서에서 설명하도록 하겠습니다. 감사합니다!

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네트워크 구성 요소

네트워크 구성 요소

1. 네트워크 인터페이스 카드 (NIC)

– 컴퓨터를 네트워크에 연결하기위한 하드웨어 장치

– 랜카드, 네트워크 인터페이스 카드로 불림

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC_%EC%9D%B8%ED%84%B0%ED%8E%98%EC%9D%B4%EC%8A%A4_%EC%BB%A8%ED%8A%B8%EB%A1%A4%EB%9F%AC

네트워크 인터페이스 카드 주요 역할

1) 직렬화 (Serialization)

– 네트워크 인터페이스 카드는 전기적 신호를 데이터 신호 형태로 또는 데이터 신호 형태를 전기적 신호 형태로 변환

– 네트워크 카드 외부 케이블에서는 전기 신호 형태로 데이터가 전송되는 이런 상호 변환작업을 직렬화라고 함

2) MAC 주소

– 네트워크 인터페이스 카드에 부여되는 고유한 물리적 주소

– 네트워크 인터페이스 카드는 MAC주소를 가짐

– 받은 패킷의 도착지 주소가 자신의 MAC 주소가 아니면 폐기하고 잔신의 주소가 맞음녀 시스템 내부로 전달

3) 흐름 제어 (Flow Control)

– 송신측이 수신측의 처리속도 보다 더 빨리 데이타를 보내지 못하도록 제어해 주는 것

– 패킷 기반 네트워크에서는 다양한 통신이 하나의 채널을 이용하므로 이미 통신 중인 데이터 처리 때문에

새로운 데이터를 받지 못할 수 있음. 이런 현상으로 인한 데이터 유실 방지를 위한 데이터를 받지 못할 때는

상대방에게 통신 중지를 요청하는 방식

2. 케이블과 커넥터

– 무선 사용 빈도가 높아지고 있지만, 회사 네트워크 접속, 서버를 네트워크와 연결 등 신뢰가 높은 통신에 유선 사용

– 케이블은 트위스티드 페어 케이블, 동축 케이블, 광케이블 3가지가 있음

1) 트위스티드 페어 케이블

– 가장 흔히 사용하는 케이블

– 컴퓨터나 서버에 있는 랜포트에 끼워서 네트워크를 연결

2) 동축 케이블

– 케이블 TV와 연결할 때 사용하는 두꺼운 검정 케이블과 같은 종류

3) 광 케이블

– 일반적으로 다른 구리선보다 신뢰도가 높고 더 먼 거리까지 통신할 수 있음

– 높은 대역폭을 요구하거나, 먼 거리를 통신해야하는 네트워크 장비 간의 통신에 주로 사용

– 저항 때문에 생기는 감쇄, 주위 자기장의 간섭으로부터 비교적 자유로움

3. 허브

https://yeoulcoding.tistory.com/127

– 여러 대의 장비를 연결할 목적으로 사용

– 케이블과 동일한 1계층에서 동작하는 장비

– 거리가 멀어질수록 줄어드는 전기 신호를 재생성해줌

– 들어온 신호를 모든 포트로 내보냄

– 현재는 거의 사용되지 않음

허브 문제점

– 네트워크에 접속된 모든 단말이 경쟁하게 되므로 전체 네트워크 성능이 줄어듬

– 패킷이 무환 순환해 전체를 마비시키는 문제가 발생

4. 스위치

https://coconuts.tistory.com/265

– 여러 장비를 연결하고 통신을 중재하는 2계층 장비

– 허브의 역할과 통신을 중재하는 2가지 역할을 모두 포함하므로 스위칭 허브라고도 불림

– MAC 주소를 이해하고 목적지 MAC 주소의 위치를 파악하고 목적지가 연결된 포트로만 전기 신호를 보냄

5. 라우터

https://sites.google.com/site/21herecomeputer/123123

– 네트워크와 네트워크 간 데이터 전송을 위해 최적 경로를 설정해주며

데이터를 해당 경로를 따라 한 통신망에서 다른 통신망으로 통신할 수 있도록 도와주는 인터넷 접속 장비

– OSI 7계층 중 3계층에서 동작

– 먼 거리로 통신할 수 있는 프로토콜로 변환

– 네트워크의 크기가 커지고, 먼 지역에 위치한 네트워크와 통신이 필요해짐에 따라 라우터가 필요해짐

6. 로드 밸런서

https://prohannah.tistory.com/62

– 서버에 가해지는 부하를 분산해주는 장치 또는 기술

– 4계층 포트 주소를 확인하는 동시에 IP주소를 변경할 수 있음

– 가장 많이 사용되는 서비스는 웹

– 애플리케이션 계층에서 애플리케이션 프로토콜의 특징을 이해하고 동작하는 로드밸런서를 ADC라고 부름

– OSI 7계층 중 4계층에서 동작

7. 보안 장비 (방화벽/IPS)

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B0%A9%ED%99%94%EB%B2%BD_(%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%82%B9)

– 정보를 잘 제어하고 공격을 방어하는데 초점이 맞추어진 장비

– 가장 유명한 보안 장비는 방화벽 (OSI7계층 중 4계층에서 동작)

8. 기타 (모뎀/공유기 등)

모뎀 : 짧은 거리르 통신하는 기술과 먼 거리를 통신할 수 있는 기술이 달라 이 기술들을 변환해주는 장비

공유기 : 하나의 공인 IP를 사용하여 여러개의 기기가 인터넷을 사용하기위해 사용되는 네트워크 기기

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