오늘의 CS(네트워크 - TCP/IP 4계층 모델(네트워크 기기-응용계층))

1️⃣ 네트워크의 기기의 처리 범위

👉 네트워크 기기는 계층별로 처리 범위를 나눌 수 있다. 물리 계층을 처리할 수 있는 기기와 데이터 링크 계층을 처리할 수 있는 기기 등이 있다. 

👉 상위 계층을 처리하는 기기는 하위 계층을 처리할 수 있지만 그 반대는 불가능하다. 예를 들어 L7는 애플리케이션 계층을 처리하는 기기로, 그 밑의 모든 계층의 프로토콜을 처리할 수 있다. 하지만 AP는 물리 계층 밖에 처리하지 못한다.

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

2️⃣ 애플리케이션 계층을 처리하는 기기

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

👉 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. 

👉 패킷의 헤더뿐만 아니라 페이로드(실제 전송되는 데이터)를 분석하여 패킷의 내용을 이해하고, 그에 따라 패킷이 어디로 전송할지 결정한다.

👉 예를 들어, 집배원이 우편물을 도착하면 동, 아파트 별로 우편물을 나누는 작업을 하는데 이와 비슷하다. 

👉 URL, 서버, 쿠키들을 기반으로 트래픽을 분산한다. 또한 바이러스, 불필요한 외부 데이터 등을 걸러내는 필터링 기능 또한 가지고 있으며 응용 프로그램 수준의 트래픽 모니터링도 가능하다. 

 

3️⃣ L4 스위치와 L7 스위치 차이

👉 로드밸런서로는 L4 스위치도 있는데 L4 스위치는 전송 계층을 처리하는 기기로 스트리밍 관련 서비스에서는 사용할 수 없으며 메시지를 기반으로 인식하지 못하고 IP와 포트를 기반으로 트래픽을 분산한다. 반면 L7는 IP, 포트 외에도 URL, HTTP 헤더, 쿠키 등을 기반으로 트래픽을 분산한다. 

 

4️⃣ 헬스 체크

👉 L4스위치 또는 L7스위치 모두 헬스 체크를 통해 정상적인 서버 또는 비정상적인 서버를 판별하는데, 헬스 체크는 전송 주기와 재전송 횟수 등을 설정한 이후 반복적으로 서버에 요청을 보내는 것을 말한다. 

👉 서버에 부하가 되지 않을 만큼 요청 횟수가 적절해야 한다. TCP, HTTP 등 다양한 방법으로 요청을 보내며 이 요청이 정상적으로 이루어졌다면 정상적인 서버로 판별한다. 

👉 TCP 요청을 보냈는데 3-웨이 핸드셰이크가 정상적으로 일어나지 않았으면 정상이 아닌 것이다. 

 

5️⃣ 로드밸런서를 이용한 서버 이중화

👉 로드밸런서는 대표적인 기능으로 서버 이중화를 들 수 있다. 서비스를 안정적으로 운용하기 위해서 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. 

 

 

 

📚 용어 정리

1️⃣ 트래픽

👉 데이터가 네트워크를 통해 전송되는 양을 의미한다. 예를 들어, 웹사이트를 방문하거나 이메일을 보내거나 받거나, 온라인 게임을 하거나, 영화나 노래를 스트리밍 할 때 이러한 활동들이 모두 데이터 트래픽을 생성한다. 

👉 트래픽이 높을수록 네트워크는 더 많은 데이터를 처리해야 한다. 이것이 네트워크 용량을 초과하면, 웹 페이지 로딩 속도가 느려지거나 영화 스트리밍이 버퍼링하는 등의 문제가 발생한다. 트래픽은 네트워크 성능과 직결된다.

👉 트래픽이 너무 많아지지 않도록 조절해야한다. 더 많은 트래픽을 처리할 수 있도록 네트워크 용량을 확장하는 등의 방법으로 트래픽을 관리하게 된다. 

👉 대역폭(네트워크가 한 번에 전송할 수 있는 최대 데이터의 양)과 관련이 있다. 트래픽이 대역폭을 초과하면 데이터 전송이 느려지거나 중단될 수 있다. 반면, 트래픽이 대역폭보다 훨씬 작다면 네트워크는 비효율적으로 사용되고 있는 것일 수 있다. 균형을 잘 이루는 것이 중요하다.

 

 

2️⃣ 포트

👉 특정 네트워크 서비스가 컴퓨터의 특정 프로세스와 연결되는 논리적인 접점을 가리킨다. 이를 통해 컴퓨터는 동시에 여러 네트워크 연결을 관리할 수 있다. 

👉 포트는 숫자로 표현되며, 각 포트 번호는 특정 프로토콜과 서비스에 대해 예약될 수 있다. 예를 들어, HTTP는 일반적으로 포트 80을 사용하고, HTTPS는 포트 443을 사용한다. 이렇게 포트 번호를 통해 네트워크는 데이터가 어떤 서비스나 애플리케이션으로 가야 하는지를 알 수 있다.