구축관리 개요·네트워크 설계·장비·이중화
네트워크 요구 지표와 토폴로지, 허브·스위치·라우터·게이트웨이의 차이를 정리한다. VLAN과 서브넷, SDN과 NFV, 이중화와 백업을 구분하고 장비 수만으로 장애 대응이 완성되지 않음을 이해한다.
핵심 요약
정보시스템 구축은 네트워크·소프트웨어·하드웨어·데이터베이스를 업무 요구에 맞게 구성하는 활동이다. 네트워크에서는 장비의 이름만 외우기보다 무엇을 기준으로 전달하는지, 어느 범위를 연결하는지, 장애가 발생하면 어떻게 대처하는지를 구분한다.
1. 네트워크 설계의 기준
먼저 연결할 사용자·서버·지점과 필요한 통신을 파악한 뒤 성능·가용성·보안·확장성·비용을 검토한다. 논리 설계는 주소·망 구역·통신 정책 등 관계를, 물리 설계는 장비·배선·설치 위치 등 실제 구성을 다룬다.
| 지표 | 뜻 | 혼동할 점 |
|---|---|---|
| 대역폭 | 통신 경로가 제공할 수 있는 전송 용량 | 실제 처리량과 항상 같지 않다 |
| 처리량 | 실제로 전달·처리한 데이터 양 | 혼잡과 장비 성능의 영향을 받는다 |
| 지연 | 데이터 전달에 걸리는 시간 | 처리량이 높아도 지연이 클 수 있다 |
| 지터 | 지연시간의 변동 | 실시간 음성·영상에 중요하다 |
| 패킷 손실 | 전달 중 소실되는 패킷 | 재전송과 품질 저하로 연결될 수 있다 |
| 가용성 | 필요한 때 서비스를 사용할 수 있는 정도 | 장비 수를 늘린다고 자동 보장되지 않는다 |
지역적 범위에서는 LAN·MAN·WAN을 구분한다. 같은 기관 내부를 잇는 LAN, 도시 규모 MAN, 넓은 지역·국가를 연결하는 WAN이라는 규모 차이가 기본이다.
2. 대표 토폴로지
| 구조 | 연결 방식 | 장점과 주의점 |
|---|---|---|
| 버스형 | 공통 전송 매체에 장치 연결 | 구성이 단순하지만 공통 매체의 장애·경합 영향을 받음 |
| 성형 | 중앙 장치에 각 장치 연결 | 개별 링크 관리가 쉽지만 중앙 장치가 단일 장애점일 수 있음 |
| 링형 | 고리 형태로 연결 | 순환 경로를 사용하며 단일·이중 링 등 구조에 따라 장애 대응이 다름 |
| 트리형 | 계층적으로 분기 | 확장과 관리가 쉽지만 상위 구간 장애의 파급을 고려 |
| 메시형 | 장치 사이에 여러 경로 형성 | 우회 경로를 확보하지만 구성 비용과 관리 복잡도가 증가 |
n개 노드가 서로 하나씩 직접 연결되는 완전 메시의 양방향 링크 수는 n(n-1)/2다. 6개 노드이면 6×5÷2=15개다. 부분 메시나 무선 메시가 항상 모든 노드를 직접 연결해야 하는 것은 아니다.
3. 계층별 네트워크 장비
| 장비 | 대표 처리 수준 | 판단 정보·기능 |
|---|---|---|
| 리피터 | 물리 계층 | 약해진 신호를 재생·중계 |
| 허브 | 물리 계층 | 들어온 신호를 다른 포트로 반복 전달 |
| 브리지·L2 스위치 | 데이터 링크 계층 | MAC 주소를 학습하고 프레임 전달 |
| 라우터 | 네트워크 계층 | 목적지 IP 주소와 라우팅 정보로 경로 선택 |
| L3 스위치 | 데이터 링크·네트워크 계층 | 스위칭과 IP 라우팅 기능 제공 |
| 게이트웨이 | 기능에 따라 여러 계층 | 서로 다른 네트워크·프로토콜 사이를 연결·변환 |
백본은 여러 망을 연결하는 고속 중심망이라는 역할을 뜻한다. 백본 스위치는 그 중심 구간에서 높은 처리량과 가용성을 제공하도록 사용된다. ‘백본’이라는 말 자체가 OSI의 특정 계층을 뜻하지는 않는다.
전통적 허브 환경은 충돌 영역을 공유한다. 스위치는 포트별로 충돌 영역을 나누며, 정상적인 전이중 이더넷 링크에서는 매체 경쟁에 의한 충돌이 발생하지 않는다. L2 스위치는 기본적으로 같은 VLAN의 브로드캐스트를 전달하고 라우터는 서로 다른 IP 네트워크의 경계를 연결한다.
4. VLAN·서브넷·라우팅
VLAN은 하나의 물리적 스위칭 망을 논리적인 L2 브로드캐스트 영역으로 분리하는 기술이다. IP 서브넷은 IP 주소 체계에 따른 네트워크 구분이다. 서로 다른 분류지만 설계에서는 보통 함께 대응시켜 사용한다.
액세스 포트는 일반적으로 한 VLAN의 단말 접속에 사용하고, 트렁크는 여러 VLAN 트래픽을 링크로 운반한다. 트렁크 자체가 VLAN 간 라우팅이나 접근 허가를 대신하지는 않는다.
라우팅은 다른 네트워크로 갈 경로를 정하는 기능이다. 정적 라우팅은 관리자가 경로를 지정하고, 동적 라우팅은 프로토콜을 통해 경로 정보를 교환·갱신한다. 경로가 있다는 것과 방화벽·ACL 정책이 통신을 허용한다는 것은 다른 조건이다.
예를 들어 직원망과 DB망을 분리하고도 모든 통신을 허용하면 접근통제 효과는 제한적이다. 업무상 필요한 주체·목적지·서비스만 허용해야 한다.
5. 네트워크 신기술의 구분
| 기술 | 핵심 개념 | 오답 구분 |
|---|---|---|
| SDN | 제어 평면과 데이터 전달 평면을 분리하여 네트워크를 프로그램 가능하게 관리 | 단순히 서버를 가상화하는 기술이 아님 |
| NFV | 방화벽 등 네트워크 기능을 전용 하드웨어에만 묶지 않고 소프트웨어로 구현 | SDN의 다른 이름이 아님 |
| SD-WAN | WAN 연결을 정책과 소프트웨어로 관리·최적화 | 실제 전송망이 없어지는 것은 아님 |
| 무선 메시 네트워크 | 여러 무선 노드가 상호 연결되어 다중 홉 경로 형성 | 모든 노드 사이의 직접 링크를 강제하지 않음 |
| IoT | 사물의 센서·통신·처리를 연결해 데이터를 교환·활용 | 단순한 유선 LAN의 동의어가 아님 |
SDN은 어떻게 제어하는가, NFV는 네트워크 기능을 무엇으로 구현하는가에 초점이 있다. 함께 적용할 수 있지만 동일한 개념은 아니다.
계층적 네트워크에서는 단말을 수용하는 액세스, 여러 액세스 구간을 묶고 정책을 적용하는 분배, 고속으로 중심 연결을 제공하는 코어로 역할을 나눌 수 있다. 모든 규모의 네트워크가 반드시 세 계층의 별도 장비를 가져야 하는 것은 아니다.
6. 이중화와 장애 대응
단일 장애점(SPOF)은 한 구성요소의 고장으로 서비스 전체가 중단될 수 있는 지점이다. 장비뿐 아니라 링크·전원·공용 관로도 단일 장애점이 될 수 있다.
| 수단 | 주요 목적 |
|---|---|
| 장비·링크 이중화 | 한 구성요소 장애 시 대체 경로·장비 확보 |
| STP·RSTP | L2의 중복 연결에서 루프 방지 |
| 링크 집성 | 여러 물리 링크를 논리 링크로 묶어 사용 |
| VRRP 등 게이트웨이 이중화 | 기본 게이트웨이 장애 시 다른 장비가 역할 승계 |
| 동적 라우팅 | 경로 상태 변화에 따라 사용 경로 갱신 |
링크를 여러 개 연결하는 것만으로 안전한 이중화가 완성되지는 않는다. L2 루프는 브로드캐스트 폭주를 일으킬 수 있고, 공유 전원 장애는 두 장비를 동시에 멈출 수 있다. 실제 장애를 가정해 탐지·절체·정상 서비스 복귀를 확인해야 한다.
이중화는 장애에도 서비스를 유지하려는 구성이고, 부하분산은 요청을 나누는 방식이며, 백업은 손상·삭제된 데이터를 복구하기 위한 복사본이다. 목적이 다르므로 서로 완전한 대체재가 아니다.
네트워크 용량·경로·이중화의 기초
직렬 경로에서 추가 제약이 없다면 지속 처리량의 상한은 경로 중 가장 낮은 용량의 링크에 제한된다. 1 Gbit/s와 200 Mbit/s 링크를 차례로 지나면 링크 용량을 더한 1.2 Gbit/s로 전송하는 것이 아니다. 실제 처리량은 혼잡·프로토콜 오버헤드·종단 처리 성능 때문에 더 작아질 수 있다.
직렬화 지연은 패킷의 비트 수÷전송률이다. 1,000바이트를 100 Mbit/s 링크에 내보내는 시간은 8,000/100,000,000초=80마이크로초다. 이는 전파 지연·큐잉 지연과 구별한다. 손실률은 측정 구간의 송신 패킷 수를 분모로 손실 패킷 수를 나누며, 지터는 지연의 변동을 나타낸다.
단일 경로 링은 구성과 복구 기능에 따라 장애에 취약할 수 있다. '링이면 언제나 장애에 견딘다'고 하지 않는다. 메시의 경로 중복은 우회 가능성을 높이지만 필요한 연결 수와 관리 비용이 증가한다. 모든 노드를 양방향으로 직접 연결한 완전 메시의 링크 수는 n(n−1)/2이다.
LAG는 여러 물리 링크를 논리적으로 묶는다. 두 1 Gbit/s 링크라도 하나의 흐름이 한 링크에만 배정되는 해시 방식에서는 한 흐름의 상한을 곧바로 2 Gbit/s로 보지 않는다. 여러 흐름의 합계 처리량과 단일 흐름의 처리량을 구분한다. STP는 중복 경로가 있는 스위치망에서 논리적으로 일부 경로를 차단해 루프를 방지하는 대표적인 방식이다. 이중화 장비가 모두 같은 전원·회선을 사용하면 공통 장애 지점은 남는다.
전이중 스위치 링크는 동시에 송수신하며 공유 매체의 반이중 충돌 문제와 다르다. 무선 메시에서는 무선 노드들이 여러 홉으로 중계할 수 있다. SDN은 제어 기능과 전달 기능의 분리 관점, NFV는 네트워크 기능의 소프트웨어·가상화 관점이다. SD-WAN은 여러 WAN 회선에서 정책·응용 특성·품질에 따른 경로 선택을 관리한다. 기술 이름만으로 가용성과 보안이 자동 확보되지는 않는다.
QoS와 물리 용량
QoS는 분류·우선순위·큐 처리 등의 정책으로 제한된 네트워크 자원을 서비스 요구에 맞게 다룬다. 지연에 민감한 음성을 우선 처리할 수 있지만 회선의 정격 전송률 자체가 늘어나는 것은 아니다. 다른 흐름의 지연과 공정성도 고려해야 하며 암호화나 사용자 인가를 대신하지 않는다.