네트워크 - 네트워크 기기

네트워크 기기

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네트워크는 여러 개의 네트워크 기기를 기반으로 구축된다.

네트워크 기기는 계층별로 처리 범위를 나눌 수 있는데 상위 계층을 처리하는 기기는 하위 계층을 처리할 수 있지만 그 반대는 불가능하다.

 

계층별 주요 네트워크 기기

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

 

애플리케이션 계층

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• L7 스위치

스위치는 여러 장비를 연결하고 데이터 통신을 중재하며 목적지가 연결된 포트로만 전기 신호를 보내 데이터를 전송하는 통신 네트워크 장비이다.

여러 스위치 중 L7 스위치는 로드밸런서라고도 하며 서버의 부하를 분산하는 기기이다.

클라이언트로부터 오는 요청들을 뒤쪽의 여러 서버로 나누는 역할을 하며 시스템이 처리할 수 있는 트래픽 증가를 목표로 한다.

주로 URL, 서버, 캐시, 쿠키들을 기반으로 트래픽을 분산하고 바이러스, 불필요한 외부 데이터 등을 걸러내는 필터링 기능 또한 수행한다.

정기적으로 헬스 체크를 이용하여 서버를 감시하는데 만약 장애가 발생한 서버가 있다면 트래픽 분산 대상에서 제외시킨다.

헬스 체크: 전송 주기와 재전송 횟수 등을 설정한 이후 반복적으로 서버에 요청을 보내는 것을 말한다. 이때 서버에 부하가 되지 않을 만큼 요청 횟수가 적절해야 하고 TCP, HTTP 등 다양한 방법으로 요청을 보내게 된다.

 

L7 스위치와 L4 스위치

로드밸런서로 L4 스위치도 있는데 해당 스위치는 인터넷 계층을 처리하는 기기로 스트리밍 관련 서비스에서는 사용할 수 없다.

L4 스위치는 메시지를 기반으로 인식하지 못하기 때문에 IP와 포트를 기반으로 트래픽을 분산시킨다.

L7과 L4의 차이로는 L7 스위치는 IP, 포트 외에도 URL, 쿠키 등을 기반으로 트래픽을 분산시킬 수 있다는 점이 있다.

 

로드밸런서를 이용한 서버 이중화

서비스를 안정적으로 운용하기 위해서는 2대 이상의 서버는 필수적이다. 왜냐하면 1대의 서버에서 문제가 발생하여 종료되더라도 나머지 1대의 서버로 서비스를 운용해야되기 때문이다.

로드밸런서는 2대 이상의 서버를 기반으로 가상 IP를 제공하여 안정적인 서비스를 제공한다.

 

인터넷 계층

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• 라우터

라우터는 여러 개의 네트워크를 연결, 분할, 구분시켜주는 역할을 하며 다른 네트워크에 존재하는 장치끼리 서로 데이터를 주고받을 때 패킷 소모를 최소화하고 경로를 최적화하여 최소 경로로 패킷을 포워딩하는 라우팅을 하는 장비이다.

라우터는 일반적으로 LAN과 WAN을 연결하며 동적으로 업데이트되는 경로 테이블을 기반으로 데이터 패킷의 경로를 지정하는 결정을 내린다. 또한, 호스트들의 브로드캐스트 도메인을 분리하는 역할도 한다.

 

• L3 스위치

L3 스위치는 L2 스위치의 기능과 라우팅 기능을 갖춘 장비이다. 

라우터는 소프트웨어 기반의 라우팅과 하드웨어 기반의 라우팅을 하는 것으로 나눠지고 하드웨어 기반의 라우팅을 담당하는 장치를 L3 스위치라고 한다.

MAC 주소를 기반으로 트래픽을 전달하는 기존 L2 스위치와 달리 L3 스위치는 IP 주소를 사용하여 데이터를 전달할 수 있다.

 

인터넷 계층의 네트워크 기기인 라우터와 L3 스위치를 비교해보면 한 가지 차이를 알 수 있다.

스위치는 동일한 네트워크의 장치 그룹 간에 데이터 패킷을 전달하는 반면, 라우터는 서로 다른 네트워크 간에 데이터를 전달하는 것을 알 수 있다.

 

데이터 링크 계층

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• L2 스위치

L2 스위치는 장치들의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블을 통해 관리하고, 연결된 장치로부터 패킷이 왔을 때 패킷 전송을 담당한다.

IP 주소를 이해하지 못하기 때문에 IP 주소를 기반으로 라우팅이 불가능하고 단순히 패킷의 MAC 주소를 읽어 스위칭하는 역할이다.

목적지가 MAC 주소 테이블에 없다면 전체 포트에 전달한다.

 

• 브릿지

브릿지는 데이터 링크 계층에서 작동하는 기기로, 두 개의 근거리 통신망(LAN)을 상호 접속할 수 있도록 하는 통신망 연결 장치이다.

포트와 포트 사이의 다리 역할을 하고 받아온 MAC 주소를 MAC 주소 테이블로 관리한다.

브릿지는 통신망 범위를 확장하고 서로 다른 LAN 등으로 이루어진 하나의 통신망을 구축할 때 쓰인다.

• Transparent Bridges: 투명 브릿지라고 하며 스테이션들이 브리지의 존재 여부, 즉 브리지가 네트워크에 추가되거나 제거되었는지 여부를 전혀 인식하지 않는 브리지다.

투명 브릿지는 스테이션들의 재구성이 필요하지 않다. 또한, 브릿지 포워딩과 브릿지 러닝 두 가지 프로세스를 사용한다.

• Source Routing Bridges: 해당 브릿지에서는 라우팅 작업이 소스 스테이션에 의해 수행되며, 프레임은 어떤 경로를 따를지를 지정한다.

소스 스테이션은 발견 프레임이라는 특수 프레임을 보내어 프레임의 목적지까지 도달할 경로를 발견한다. 이러한 프레임은 가능한 모든 경로를 통해 전체 네트워크에 퍼져 목적지까지 도달한다.

 

물리 계층

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• NIC(Network Interface Card)

LAN 카드라고 하는 네트워크 인터페이스 카드를 의미하며 2대 이상의 컴퓨터 네트워크를 구성하는 데 사용한다.

각 LAN 카드에는 고유의 식별번호인 MAC 주소가 있으며 케이블을 연결할 수 있는 커넥터가 있다. 이 케이블은 컴퓨터와 라우터 또는 모뎀 간의 인터페이스 역할을 한다.

• 리피터(Repeater)

들어오는 약해진 신호 정도를 증폭하여 다른 쪽으로 전달하는 장치를 말한다.

단순히 신호만 증폭할 뿐만 아니라 재생성이 가능하다. 신호가 약해지면 비트 단위로 복사하여 원래 강도에 따라 연결되는 스타 토폴로지 커넥터에서 신호를 재생성한다.

리피터를 통해 패킷이 더 멀리 갈 수 있지만 현재는 잘 쓰이지 않는 장치이다. (광케이블이 보급되서 사용하지 않음)

• AP(Access Point)

패킷을 복사하는 기기이다.

유선 LAN을 연결한 후 다른 장치에서 무선 LAN 기술(와이파이 등)을 사용하여 무선 네트워크 연결을 할 수 있다.

 

 

참고 자료

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https://www.cloudflare.com/ko-kr/learning/network-layer/what-is-a-router/