[네트워크] 1-2 네트워크 퍼포먼스와 인터넷 5계층, 네트워크 시큐리티

 

 

[네트워크] 1-2 네트워크 퍼포먼스와 인터넷 5계층, 네트워크 시큐리티

 

 

1. 네트워크의 퍼포먼스

네트워크의 퍼포먼스중 중요한 세가지 : delay, loss, throughput

 

1.1 delay

패킷이 한 홉을 지나가면서 겪게 되는 딜레이, 총 4가지가 있다.

 

*홉(Hop) 이란?* : 홉(hop)은 데이터가 출발지와 목적지 사이에서 통과해야 하는 중간 장치를 가리킨다.

 

1.  nodal processing

• 패킷 프로세싱 과정에서 발생하는 delay
• 노드에 패킷이 도착하면 데이터가 잘왔는지 에러체킹을 하고 다음번 보낼 아웃풋 링크를 결정하는 프로세싱을 함
• 딜레이 시간은 일반적으로 millisecond 보다 작음
• 딜레이는 일정한 편

 

 

 

2. queueing delay

• 프로세싱이 끝난 패킷은 큐(buffer)에 들어가서 다음 아웃풋 링크로의 전송을 기다리는데, 이 때 발생하는 delay
• 딜레이는 노드의 복잡성에 따라 달라짐

 

 

 

3. transmission delay

• 링크에 실릴 차례가 되었을 때, 패킷을 링크에 밀어 넣는 시간 동안 발생하는 딜레이
• 패킷의 크기 L 와 링크의 bandwidth R 에 의해 결정 됨
• Delay = L / R (패킷의 크기에 비례하고 링크의 bandwidth에 반비례함)
• 패킷의 크기와 링크의 bandwidth는 대부분 일정하기 때문에 딜레이도 일정한 편

 

 

 

 

4. propagation delay(전파 지연, 전달 지연)

• 하나의 bit가 Sender를 떠나 Receiver까지 도착하는데 걸린 시간
• 링크 길이 d와 propagation의 속도에 s 따라 결정됨
• s는 일반적으로 2 x 10^8 m/sec
• Delay = d / s (링크의 길이에 비례하고 propagation의 속도에 반비례함)
• 링크의 길이와 propagation의 속도는 대부분 일정하기 때문에 딜레이도 일정한 편

 

 

 

 

총 딜레이 시간은 네가지 종류의 딜레이를 모두 더한 것!

 

 

 

 

 

 

• 데이터가 queue에서 나가는 속도보다 더 빠른 속도로 트래픽이 유입되면 queue에 패킷이 쌓여 발생
• 노드에 단위시간 당 유입되는 트래픽의 양 = 패킷의 길이(L) * 단위시간당 도착하는 패킷의 수(a)
• 트래픽 강도(traffic intensity) : L * a / R = 단위시간 당 유입되는 트래픽의 양을 링크의 bandwidth(R)로 나눈 것!

 

L * a = r

유입되는 양과 나가는 양이 같을 경우

같으면 딜레이가 없을까?

    ->traffic intensity가 0.7 이상정도 되면 딜레이가 가파르게 증가함

    -> why? a는 평균값이기 때문에 L * a > R 인 경우 traffic intensity가 높아 무한 딜레이 발생

     ex)  L * a / R 이 0.4인 경우 50%, 1.2인 경우 50%일 때도 traffic intesity는 평균이기 때문에 0.8로 계산이 된다.

          그러나 실제로는 L * a / R = 1.2 인 경우 무한 딜레이가 발생됨

-그서 실제로는 0.7이상이면 딜레이가 무한정으로 길어지게 됨

 

l * a > r

유입이 계속 쌓임 -> 딜레이 무한 발생

 

l * a < r

큐잉 딜레이가 매우 짧음 (*traffic intensity < 0.7 이하일 경우)

 

 

 

 

1.2 Packet loss

들어오는 패킷은 바로 나가지 않고, 큐에 쌓이게 되는데 큐는 매우 작기 때문에 L * a /R 이 1에 근접하게 되면 큐가 꽉차서 새로 들어오는 패킷은 버리게 됨 -> loss 발생

 

 

 

1.3 Throuhtput

단위시간당 source로부터 destination까지 배달한 트래픽의 양

 

• 두개의 다른 링크가 있다면 그중 작은 링크에 의해 throughtput이 결정됨.
• 가장 작은 링크 = bottleneck link

 

예제

1. 평균 throughput = Rs b/s

2. 평균 throughput = Rc b/s

 

 

실제 네트워크의 throughput

 

 

• 네트워크 코어에 10개의 서버가 연결된다고 가정
• 네트워크 코어 R은 각각의 서버가 R/10씩 나누어 사용함
• 실제 네트워크 코어의 bandwidth는 굉장히 크기 때문에, 일반적으로 bottleneck link는 네트워크 엣지단이 됨

 

 

 

2. 프로토콜 레이어, 서비스 모델

 

2.1. 프로토콜

프로토콜은 매우 복잡하기 때문에 레이어링이라는 구조로 되어있음.

 

레이어링의 장점

• 복잡한 시스템들 끼리 관계를 맺기가 용이하고, 유지보수나 업데이트가 용이함

 

레이어링의 단점

• 레이어는 각자 자신만의 기능을 수행하는데, 그 기능들이 중복될 수 있음
• 각 레이어간의 커뮤니케이션이 필요해, 정보를 가져오는데 오버헤드가 발생할 수 있음.

 

2.2. 인터넷 프로토콜 스택 (인터넷 5계층)

 

5계층 : application layer

• 종류 : FTP, SMTP, HTTP등
• 네트워크 어플리케이션 프로그램을 지원
• 유저 어플리케이션에서 발생한 데이터를 포장해서 메세지로 만드는 것이 주된 역할
• "내가 만든 메세지를 process to process로 전송 해줘"라고 transport layer에 부탁

 

4계층 : transport layer

• 종류 : TCP, UDP 등
• process to process 데이터 전달 하는 역할
• process to process를 하려면 우선 host to host가 되어야 함
• "host to host 해 줘" 라고  network layer에 부탁

 

3계층 : network layer

• 라우팅을 통해 host to host 함
• host to host를 하기 위해서는 각각의 홉을 건너가야 함
• "데이터를 다음 홉으로 전달 해 줘" 라고 홉을 건너는 일을 link layer에게 부탁

 

2계층 : link layer

• 홉을 건너기 위해 물리적 매체에 비트를 밀어넣어야함
• physical layer 에게 데이터 전달을 부탁함

 

1계층 : physical layer

• 선을 통해 비트를 전송함

 

 

2.3 source에서 destination 까지

 

• source로부터 destination까지 데이터가 전달되는 과정
• 스위치는 2계층까지, 라우터는 3계층까지있음
• 스위치는 네트워크 계층이 없어서 길찾기 기능이 없음

 

 

 

*스위치와 라우터의 차이가 궁금 할 경우*

https://www.itworld.co.kr/news/167585

네트워크 스위치와 허브, 라우터는 어떻게 다른 걸까

 

 

 

 

 

 

3. 네트워크 시큐리티

• 프로토콜의 각 계층에 보안 매커니즘이 추가가 되어야함
• 초반에는 인터넷에 극초반의 전문가들만 접속을 했기때문에 네트워크에 보안이 없었음
• 그러나 인터넷이 보급되면서 보안이 필요하게 됨

 

3.1  Malware

컴퓨터내에 존재하는 악성 코드를 총칭해서 malware라고 부름

 

3.1.1 malware의 종류

1. virus

• 받아서 실행을 해야 악성 코드가 발생됨
• ex) 이메일에 첨부된 악성파일을 실행시킬 때

 

2. worm

• 받기만 하면 저절로 구동이 됨
• spyware : 사용자가 키보드로 뭘 쳤는지, 어떤 사이트에 방문했는지, 뭘 업로드했는지를 다 기록하는 worm
• Botnet : 스팸 이메일 전송이나 DDos attacks을 위해 사용된 오염된 컴퓨터들의 집합

 

3.1.2 Malware의 사용 예시

Dos(Denial of Service)

Dos 서버에 계속 가비지 데이터를 보내서 실제 데이터를 받지 못하게 함

 

 

1. 공격 할 타겟 서버를 정함

2. 타겟 서버 주위의 컴퓨터들을 감염시킴 (Botnet)

3. 감염된 컴퓨터들이 서버를 공격함

 

 

 

3.2 packet sniffing

• wifi, shared ethernet 등에서 발생할 수 있음
• 같은 네트워크를 사용하는 모든 패킷의 정보를 훔쳐보는것
• C는 B에서 A로 보내는 패킷을 훔쳐 볼 수 있다.

 

 

3.2 IP spoofing

• source address를 남인척 위조해서 패킷을 보내는 것
• C는 B인척 위조해서 A에게 패킷을 보낸다