[네트워크] 네트워크 기기

네트워크 기기의 처리 범위

네트워크 기기는 계층별로 처리 범위를 나눌 수 있습니다. 물리 계층을 처리할 수 있는 기기와 데이터 링크 계층을 처리할 수 있는 기기 등이 있으며, 상위 계층을 처리하는 기기는 하위 계층도 처리할 수 있지만 반대는 불가능합니다.

계층별 네트워크 기기 📡

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

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

 

2. 애플리케이션 계층을 처리하는 기기

2-1. L7 스위치

L7 스위치는 로드밸런서라고 하며, 서버의 부하를 분산하는 기기입니다. 클라이언트로부터 오는 요청들을 여러 서버로 나누는 역할을 수행하며, 시스템이 처리할 수 있는 트래픽 증가를 목표로 합니다. URL, 서버, 캐시, 쿠키 등을 기반으로 트래픽을 분산하며, 바이러스나 불필요한 외부 데이터를 걸러내는 필터링 기능도 가지고 있습니다. 또한, 응용 프로그램 수준의 트래픽 모니터링이 가능합니다.

장애가 발생한 서버를 트래픽 분산 대상에서 제외하기 위해 헬스 체크(Health Check)를 이용하여 서버 상태를 정기적으로 감시합니다.

📢 L4 스위치와 L7 스위치의 차이점은? 🤔

• L4 스위치: 전송 계층을 처리하는 기기로, IP와 포트를 기반으로 트래픽을 분산합니다. (특히 포트를 기반으로 분산합니다.) 스트리밍 관련 서비스에서는 사용할 수 없습니다.
• L7 스위치: IP, 포트 외에도 URL, HTTP 헤더, 쿠키 등을 기반으로 트래픽을 분산합니다. L7 스위치를 이용한 로드밸런싱은 ALB(Application Load Balancer), L4 스위치를 이용한 로드밸런싱은 NLB(Network Load Balancer)라고 합니다.

헬스 체크 (Health Check)

헬스 체크는 전송 주기와 재전송 횟수를 설정한 후 반복적으로 서버에 요청을 보내 서버의 상태를 확인하는 작업입니다. 헬스 체크를 통해 정상적인 서버와 비정상적인 서버를 구분하며, TCP, HTTP 등 다양한 방법으로 요청을 보냅니다. 요청이 정상적으로 이루어지면 서버가 정상 상태로 판별됩니다.

로드밸런서를 이용한 서버 이중화

로드밸런서는 서버 이중화 기능으로 대표적으로 사용됩니다. 에러가 발생해 서버 하나가 종료되더라도 서비스가 안정적으로 운영되도록 2대 이상의 서버를 두고 사용합니다. 로드밸런서는 가상 IP를 제공해 안정적인 서비스를 제공합니다.

 

3. 인터넷 계층을 처리하는 기기

3-1. 라우터

라우터는 다른 네트워크에 있는 장치들끼리 데이터를 주고받을 때 패킷 소모를 최소화하고 경로를 최적화하여 패킷을 전송하는 장비입니다. 여러 네트워크를 연결, 분할, 구분하는 역할을 합니다.

📢 라우터는 소프트웨어 기반 라우팅 장치와 하드웨어 기반 라우팅 장치로 나뉩니다.

3-2. L3 스위치

L3 스위치는 L2 스위치의 기능과 라우팅 기능을 갖춘 장비입니다. 하드웨어 기반의 라우팅을 담당하며, L3 스위치는 흔히 라우터라고도 합니다.

4. 데이터 링크 계층을 처리하는 기기

4-1. L2 스위치

L2 스위치는 장치들의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블을 통해 관리하며, 연결된 장치로부터 패킷이 왔을 때 패킷 전송을 담당합니다. IP 주소를 이해하지 못하기 때문에 IP 주소 기반의 라우팅은 불가능하며, 패킷의 MAC 주소를 읽어 스위칭하는 역할을 합니다. 목적지 MAC 주소가 MAC 주소 테이블에 없으면 전체 포트로 전달하며, MAC 주소는 일정 시간이 지나면 삭제됩니다.

4-2. 브리지 (Bridge)

브리지는 두 개의 근거리 통신망(LAN)을 상호 연결해주는 장치로, 포트와 포트 사이의 다리 역할을 하며 MAC 주소 테이블을 통해 MAC 주소를 관리합니다. 통신망 범위를 확장하거나 서로 다른 LAN을 하나의 통신망으로 구축할 때 사용합니다.

5. 물리 계층을 처리하는 기기

5-1. NIC (Network Interface Card)

NIC는 2대 이상의 컴퓨터에서 네트워크를 구성할 때 사용되는 확장 카드로, 컴퓨터 내에 설치되어 빠른 데이터 송수신을 가능하게 합니다. 흔히 LAN 카드라고도 하며, 각 LAN 카드에는 고유 식별 번호인 MAC 주소가 존재합니다.

5-2. 리피터 (Repeater)

리피터는 약해진 신호를 증폭하여 다른 쪽으로 전달하는 장치입니다. 패킷이 더 멀리 갈 수 있도록 도와주지만, 광케이블의 보급으로 인해 현재는 잘 사용되지 않습니다.

5-3. AP (Access Point)

AP는 패킷을 복사하는 장치로, 유선 LAN을 연결한 후 다른 장치에서 무선 LAN 기술(와이파이 등)을 사용해 무선 네트워크 연결을 할 수 있도록 기능을 제공합니다.