[NVIDIA] 네트워킹

 

1. 네트워킹 소개

 

• 정의
  • 네트워킹은 컴퓨터와 장치들을 연결하여 데이터를 주고받고 자원을 공유할 수 있도록 하는 기술
  • 현대 IT 시스템의 핵심으로, 효율적인 통신과 정보 교환을 가능하게 함.
• 구성 요소
  • 노드(Node): 네트워크에 연결된 모든 장치로, 컴퓨터, 서버, 라우터, 프린터 등이 포함됨
  • 링크(Link): 노드를 연결하는 물리적(유선) 또는 무선(Wi-Fi) 경로
  • 네트워크 장비: 라우터, 스위치, 허브 등의 장치가 네트워크 연결을 관리하고 데이터 전송을 제어함.
• 네트워크 유형
  • LAN (근거리 통신망): 작은 지리적 범위(예: 사무실, 집)에서 사용되는 네트워크.
  • WAN (광역 통신망): 넓은 지역(예: 도시, 국가)을 연결하며, 인터넷이 대표적인 예

OSI 모델

 

 

 

2. TCP/IP 프로토콜

 

TCP/IP 프로토콜

TCP/IP 프로토콜 개요

• 목적
  • TCP/IP는 네트워크에서 데이터 통신을 위한 표준 프로토콜
  • 인터넷과 같은 네트워크에서 데이터를 안정적으로 전송하는 데 사용됨.
• 구조
  1. 응용 계층 (Application Layer) : 사용자가 접하는 서비스 및 응용 프로그램 (예: 웹 브라우저, 이메일).
     • 주요 프로토콜: HTTP, FTP, DNS.
  2. 전송 계층 (Transport Layer) : 데이터 전송의 신뢰성과 정확성을 보장.
     • 주요 프로토콜:
       • TCP (Transmission Control Protocol): 신뢰할 수 있는 연결, 데이터 패킷 순서 보장.
       • UDP (User Datagram Protocol): 속도 우선의 비신뢰성 전송.
  3. 인터넷 계층 (Internet Layer) : 데이터 패킷의 주소 지정 및 경로 설정(IP 주소).
     • IPv4와 IPv6로 구분.
  4. 링크 계층 (Link Layer) : 물리적 네트워크 하드웨어(예: 이더넷 케이블)와 데이터 전송을 처리.
• TCP의 주요 특징
  • 연결 지향적 통신: 송신자와 수신자 간 신뢰할 수 있는 연결을 설정.
  • 3단계 핸드셰이크: 데이터 전송 시작 전에 연결을 설정하는 과정.
    1. 송신자가 SYN 신호를 보냄.
    2. 수신자가 SYN-ACK로 응답.
    3. 송신자가 ACK로 확인.

 

 

3. 이더넷 기본

 

• 정의 : 이더넷은 유선 네트워크에서 데이터 통신을 위한 표준 기술로, 네트워크 장치 간 빠르고 안정적인 데이터 전송을 제공함.

이더넷 프레임

• 구성 요소
  • MAC 주소: 네트워크 장치의 고유 식별 번호. 데이터가 올바른 장치로 전송되도록 함.
  • 프레임(Frame): 데이터 패킷의 기본 단위. 헤더, 페이로드, 트레일러로 구성.
    • 헤더(Header): 발신지와 목적지 주소 포함.
    • 페이로드(Payload): 실제 전송 데이터.
    • 트레일러(Trailer): 오류 검출을 위한 정보 포함.
• 이더넷 유형
  • 패스트 이더넷: 최대 100 Mbps 속도를 지원.
  • 기가비트 이더넷: 최대 1 Gbps 속도를 제공.
  • 10G 이더넷: 고속 데이터 센터와 기업 네트워크에서 사용.
• 스위치(Switch) : 네트워크에서 여러 장치를 효율적으로 연결하며 데이터 전송 경로를 최적화.

 

 

4. 데이터 센터 설계 고려사항

 

• 설계 목표
  1. 확장성(Scalability): 미래의 네트워크 확장 요구를 수용.
  2. 신뢰성(Reliability): 네트워크 가용성을 보장하고 장애를 최소화.
  3. 효율성(Efficiency): 전력 및 자원 사용을 최적화.
• 네트워크 토폴로지
  • 트리 구조(Tree Topology): 계층적으로 구성된 네트워크로, 중앙에서 데이터를 관리.
  • 스파인-리프 구조(Spine-Leaf Topology): 데이터 센터에서 대역폭과 지연 시간을 최적화하는 구조.
    • Spine: 주요 경로를 담당하는 백본 장치.
    • Leaf: 말단 장치(서버 등)와 연결.
• 핵심 고려사항
  1. 전력 및 냉각(Power and Cooling) : 에너지 효율적인 데이터 센터 운영을 위해 전력 소비와 냉각 시스템을 최적화.
  2. 중복성(Redundancy) : 네트워크의 가용성을 높이기 위해 중복 경로와 장치를 사용.
  3. 보안(Security) : 방화벽, 데이터 암호화, 침입 탐지 시스템(IDS) 등을 통해 데이터 및 네트워크 보호.

 

Layer 2 네트워크

Layer 3 네트워크

Layer 2/3 네트워크 디자인

풀 레이어 3 네트워크 디자인

 

(source : 코세라 엔비디아)