[키워드 정리/네트워크] 네트워크 계층별 기기/장치 정리

네트워크 기기는 계층별로 구분될 수 있다.

 

네트워크 기기의 특징 중 하나는 상위 계층을 처리하는 기기는 하위 계층을 처리할 수 있으나,

그 반대는 불가능하다.

 

예를 들어, 애플리케이션 계층을 담당하는 로드 밸런서는 네트워크 분산처리까지 가능하지만,

물리계층의 장치 중 하나인 NIC는 이를 수행할 수 없다.

 

레이어별 프로토콜, PDU 정리

Layer Number	Layer Name	Protocol	Protocol Data Unit	Addressing
5	Application	HTTP, SMTP,...	Messages	n/a
4	Transport	TCP/UDP	Segments/Datagrams	Port#s
3	Network or Internet	IP	Packets	IP Address
2	Data Link	Ethernet, Wi-Fi	Frames	MAC Address
1	Physical	10Base T, 802.11	Bits	n/a

 

레이어별 네트워크 장치

• 애플리케이션 계층: L7 스위치
• 전송 계층: L4 스위치
• 인터넷 계층(네트워크 계층): 라우터, L3 스위치
• 데이터 링크 계층: L2 스위치, 브리지
• 물리 계층: NIC, 리피터, AP

 

계층별로 구체적으로 살펴보자.

 

애플리케이션 계층

L7 스위치

L7 스위치는 로드밸런서라고도 하며,

서버의 부하를 분산하는 기기이다.

 

서버이중화, 보안에 강점이 있는 장치다.

IP, Port 뿐만 아니라, url, 헤더, 쿠키 등을 기반으로 트래픽을 분산한다.

헬스 체크를 통해 장애가 발생한 서버를 확인하고, 해당 서버로 트래픽을 보내지 못하게 하는 역할을 한다.

 

헬스 체크

L4 스위치 또는 L7 스위치 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.

 

AWS에서 L7 스위치를 이용한 로드밸런싱은 ALB라는 컴포넌트를 통해 헬스 체크를 진행하며,

L4 스위치를 이용한 로드 밸런싱은 NLB 컴포넌트를 통해 구축한다.

 

전송 계층

전송 계층의 대표적인 네트워크 장치에는 L4 스위치가 있다.

L4 스위치

위에 이야기한 로드 밸런서의 특징인 트래픽 분상 등이 가능하다.

패킷의 IP주소와 Port번호를 참고하여 적절히 트래픽을 분산시킬 수 있다.

 

전송 계층의 TCP, UDP 등의 헤더를 기반으로 우선순위를 판단한 분산도 가능하다.

L7 스위치와 동일하게 헬스 체크가 가능하다.

 

인터넷 계층

라우터

라우팅은 하나 이상의 네트워크에서 경로를 선택하는 프로세스를 말한다.

라우터는 라우팅을 수행하는 장치다.

 

다른 네트워크에 존재하는 장치끼리 서로 데이터를 주고 받을 때

패킷 소모 최소화, 경로 최적화를 수행한다.

 

L3 스위치

L2 스위치의 기능 + 라우팅을 수행하는 장치다.

라우팅 테이블을 참조하여 IP패킷에 IP주소를 담아 보낸다.

 

데이터 링크 계층

링크 계층은 데이터 링크 계층과 물리 계층으로 구분될 수 있다.

장치 분류에서는 두 계층을 분리하여 설명한다.

• 데이터 링크 계층: 이더넷 프레임을 통해 에러 확인, 흐름 제어, 접근 제어를 담당하는 계층
• 물리 계층: 무선 LAN, 유선 LAN을 통해 0과 1로 이루어진 Binary Data를 보내는 계층

이 중 데이터 링크 계층을 담당하는 장비는 대표적으로 아래의 두 가지가 있다.

 

L2 스위치

L2 스위치는 장치들의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블을 통해 관리하며,

인터넷 계층에서 받은 패킷을 기반으로 이더넷 프레임을 만들어

목적지인 MAC 주소로 패킷을 보내주는 역할을 한다.

 

브리지(Bridge)

브리지는 두 개의 근거리 통신망(LAN)을 상호 접속할 수 있도록 하는 통신망 연결 장치이다.

통신망의 범위를 확장하고, 서로 다른 LAN을 기반으로 하나의 통신망을 구축할 때 쓰인다.

 

물리 계층

NIC

LAN 카드라고도 불리는 네트워크 인터페이스 카드(NIC, Network Interface Card)는

네트워크에 연결하기 위해 PC에 설치된 회로기판이다.

이 장치에 PC 고유의 식별번호인 MAC 주소가 있다.

 

리피터(Repeater)

리피터는 약해져서 들어오는 신호를 증폭시켜 다른 쪽으로 전달하는 장치이다.

예를 들어 Wi-Fi 신호가 약할 때 중간에 리피터 설치를 고려해볼 수 있다.

 

AP(Access Point)

AP는 패킷을 복사하는 장치이다.

AP에 유선 LAN을 연결한 후 무선 LAN 기술을 기반으로 무선 네트워크망을 구축할 수 있다.

공유기와 유사한 역할을 한다.

 

참고: inflearn 강의 'CS 지식의 정석 - 큰돌'