현대 네트워크 기초 이론 : 현대 네트워킹의 요소 - 네트워크 생태계, 네트워크 아키텍처

참고도서 : 현대 네트워크 기초 이론

최종 업데이트 : 2024-03-25

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1.1 네트워크 생태계

전체 네트워크 생태계의 존재 목적은 최종 사용자(end user)에게 서비스를 제공하기 위한 것이다. 사용자 플랫폼으로는 고정형, 휴대형, 모바일 모두 가능하며 사용자들은 네트워크 기반 서비스/콘텐츠에 네트워크 액세스 장비를 통해 접속한다. 예를 들면 와이파이, 셀룰러 모뎀, 디지털 가입자 회선 모뎀 등이 있으며 이러한 장비들을 통해 인터넷에 직접 연결하거나 공용 네트워크를 통해 네트워크 사업자와 연결한다.

 

애플리케이션 공급자는 사용자 플랫폼에서 실행되는 애플리케이션을 제공한다. 애플리케이션 서비스 공급자는 자신의 플랫폼에서 실행되는 애플리케이션 소프트웨어의 서버 또는 호스트 역할을 제공한다. 소프트웨어의 전통적인 예로는 웹서버, 이메일서버, 데이터베이스 서버 등이 있으며 최근의 예로는 클라우드 컴퓨팅 사업자가 있다.

 

주목할만한 현대 네트워크 기술은 아래와 같다.

• 데이터 센터 네트워킹 : 대규모 기업 데이터 센터와 클라우드 사업자 데이터센터는 수많은 서버들로 구성되어 있다. 일반적으로 데이터 트래픽의 80%는 내부 네트워크 트래픽이고 20%는 외부 네트워크를 통해 사용자에게 전달된다.
• IoT 또는 포그 네트워킹 : 기업의 사물 인터넷망은 수천만 개의 장치들로 구성되는데 이러한 장치들이 주고받는 방대한 데이터는 대부분 기계와 기계 사이의 트래픽이다.

 

1.2 네트워크 아키텍처 사례

글로벌 네트워크 아키텍처

중심부에는 IP backbone 혹은 코어 네트워크가 위치하고 있는데, 일반적으로 코어 라우터라고 하는 수많은 광케이블로 연결된 고성능 라우터들로 이뤄진다. 대개 파장 분할 다중화(WDM) 기술을 사용해 각기 다른 광파장 대역을 차지하는 논리적 채널들을 동시에 전송한다.

• 라우터(router) : 한 네트워크에서 다른 네트워크로 데이터 패킷을 전달하는 네트워크 장치. 네트워크 계층 정보와 라우팅 프로토콜이 만드는 라우팅 테이블에 따라 포워딩이 결정된다. 라우터에서 패킷 포맷은 표준 IP 프로토콜 등 라우팅이 가능한 프로토콜을 따라야 한다.
• 코어 라우터 (core router)  : 네트워크 주변부가 아닌 중심부에 위치한 라우터로, 인터넷 백본을 구성하는 라우터이다.

그 주변부에는 외부 네트워크와 사용자들로 연결되는 라우터가 있고, 엣지 라우터라고 불린다. 이는 기업 네트워크에서 라우터와 스위치들을 IP 백본이나 고속 WAN (Wide Area Network) 등의 외부 리소스에 연결하기 위해 사용된다. 

• 엣지 라우터 (edge router) : 네트워크 주변부에 위치한 라우터이다.

  

  기업 네트워크

대규모 기업 네트워크는 광회선으로 연결된 스위치들이 있는 두 개의 네트워크가 고속의 전용 WAN으로 연결되며, 이와 같은 WAN에서 IP기반의  MPLS가 일반적으로 사용되는 스위치 프로토콜이며, 광역 이더넷도 또다른 옵션이 될 수 있다. 기업 내 장비들은 방화벽을 구현하기 위해 방화벽 기능이 있는 라우터를 통해 IP 백본 또는 인터넷에 연결된다.

 

 

 

작은 기업의 네트워크 구성도는 인터넷에 접속하는 라우터는 케이블, DSL 연결 또는 고속 전용선을 통해 연결된다.

 

 

 

개별 가정 가입자의 경우 대표적으로 전화선을 통한 고속 연결을 제공하는 DSL 모뎀과 케이블 연결, 기타 무선 연결 등이 있다. 각 경우마다 신호 인코딩, 오류제어, 가입자 네트워크 내부 구조 등 여러가지 이슈가 있다.

 

스마트폰과 태블릿 등의 모바일 장치는 셀룰러 네트워크를 통해 인터넷에 연결하는데, 셀룰러 네트워크는 광회선과 같은 고속 연결로 인터넷에 연결된다.

 

 

일반 네트워크 계층 구조

 

일반적으로 네트워크 설비는 대개 액세스-분배-코어 3계층 구조로 설계된다.

최종 사용자와 가장 가까운 것은 액세스 네트워크이다. 일반적으로 로컬 영역 네트워크 (LAN) 또는 캠퍼스 규모의 네트워크이며 LAN 스위치와 대규모 LAN에서 스위치 간 연결을 제공하는 IP라우터로 구성된다. L3 스위치도 LAN에서 흔히 사용된다. 데스크톱, 노트북, 모바일 장치 등의 장비가 연결될 수 있다.

 

로컬의 장비들은 액세스 라우터를 통해 분배 네트워크로 연결되고 액세스 네트워크의 트래픽을 주고받으며 엣지 라우터 처럼 동작한다. 대규모 로컬 설비에서는 내부 라우팅 기능만을 지원하는 추가 액세스 라우터가 있는 경우도 있다. 분배 네트워크의 엣지 라우터 는 액세스 네트워크의 에지 라우터와 연결되는데, 이들은 라우팅과 연결정보 및 트래픽 정보를 교환한다. 이처럼 라우터끼리 협력하는 절차를 피어링 (peering) 이라고 한다. 또한 코어 네트워크로 향하는 트래픽을 집선해 코어 네트워크의 과도한 피어링을 방지함으로써 라우터의 수가 제한되고 메모리, CPU, 전송용량을 절약하는 효과가 있다.

 

코어 네트워크는 백본 네트워크라고도 불리며 지리적으로 분산된 분배 네트워크를 연결하고 기업 네트워크 범위 밖의 외부 네트워크로 액세스를 제공한다. 일반적으로 초고성능 라우터, 대용량 전송회선, 중복성과 용량을 위해 클러스터링된 다수의 라우터를 사용하며 대규모 데이터베이스 서버나 사설 클라우드 장비와 같은 대용량 서버 시스템에 접속할 수 있도록 설계되어 있다.

 

네트워크 계층 구조는 모듈화 설계의 한 가지 좋은 예로, 각 계층의 요구 사항에 따라 네트워크 장비의 용량, 특성, 기능이 최적화되도록 설계된다.