네트워크의 기초-처리량과 지연 시간, 네트워크 토폴로지와 병목 현상

네트워크는 노드와 링크가 서로 연결되어 있거나 연결되지 않은 집합체를 의미한다. 여기서 노드란 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치를 의미하고 링크는 유선 혹은 무선을 의미한다.

 

처리량과 지연 시간

좋은 네트워크란 많은 처리량을 처리 할 수 있고 지연 시간이 짧고 장애 빈도가 적으며 좋은 보안을 갖춘 네트워크를 말한다.

 

-처리량(throughput)

처리량은 링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터양을 말한다.

 

단위로는 초당 전송/수신되는 비트 수라는 의미의 bps(bits per second)를 사용한다. 처리량은 이용자가 많아질 때 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크에서 발생하는 에러, 하드웨어 스팩에 영향을 받는다.

• 대역폭(bandwidth): 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수, 네트워크 대역폭은 네트워크가 단위 시간 내 전달할 수 있는 최대 크기의 전달 용량

 

-지연 시간(latency)

지연 시간은 요청이 처리되는 시간을 말하고 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는데 걸린 시간을 말한다. 지연 시간은 무선/유선, 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받는다.

 

네트워크 토폴로지와 병목 현상

네트워크 토폴로지(network topology)

노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식과 연결 형태를 의미한다.

 

-트리 토폴로지

트리 토폴로지는 계층형 토폴로지라고도 한다. 트리 형태로 배치한 네트워크 구성이다.

장점은 노드의 추가, 삭제가 쉽다. 하지만 특정 노드에 트래픽이 집중되면 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있다.

 

-버스 토폴로지

버스 토폴로지는 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되는 공유 네트워크 구성이며 근거리 통신망(LAN)에서 사용한다.

장점으로는 설치 비용이 적고 신뢰성이 우수하며 노드 추가, 삭제가 쉽다. 하지만 스푸핑이 가능한 문제점이 있다.

 

• 스푸핑: LAN상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것, 즉, 가지 말아야 할 노드에 패킷이 전달 될 수 있다.

-스타 토폴로지

스타 토폴로지는 중앙에 있는 노드에 모두 연결되어 있다. 

장점으로는 노드를 추가하기 쉬우며 에러 탐지가 쉽고 패킷 충돌의 가능성이 낮다. 게다가 어떤 노드에 장애가 발생해도 쉽게 에러 발견이 가능하고 중앙 노드가 아닌 노드에서 에러가 발생하면 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적다. 하지만 중앙 노드에서 에러가 발생하면 네트워크 사용이 불가능하고 설비 비용이 고가이다.

 

-링형 토폴로지

링형 토폴로지는 고리처럼 연결하여 통신을 하는 망 구성 방식이다. 각 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷을 처리한다.

장점으로는 노드 수가 증가해도 네트워크상의 손실이 거의 없고 충돌 발생 가능성이 적으면 고장난 노드 발견이 쉽다. 하지만 네트워크 구성 변경이 어렵고 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 크게 끼친다.

 

-메시 토폴로지

메시 토폴로지는 망형 토폴로지라고 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구조이다.

장점으로는 한 장치에서 장애가 발생해도 여러 경로가 있어서 계속 네트워크를 사용할 수 있고 트래픽 분산 처리도 가능하다. 하지만 노드의 추가가 어렵고 구축 비용과 운용 비용이 고가이다.

 

병목 현상

네트워크 토폴로지가 중요한 이유는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문이다.

 

병목 현상이 발생 시 지연 시간을 짧게 하기 위해 대역폭을 크게 변경해도 성능은 개선되지 않는다. 그렇기 때문에 네트워크 토폴로지가 어떻게 되어 있는지 확인해야 하고, 서버와 서버 간 + 게이트웨이로 이어지는 회선을 추가해서 병목 현상을 해결해야 한다.

 

• 병목 현상: 병목(bottleneck) 현상은 시스템 성능, 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상을 말한다. 트래픽 관리를 못하면 병목 현상이 생길 수 있다.
• 게이트웨이(gateway): 컴퓨터 네트워크에서 서로 다른 통신망, 프로토콜을 사용하는 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 컴퓨터나 소프트웨어이다. 즉 다른 네트워크로 들어가는 입구 역할을 한다.