안녕하세요. 오늘은 제가 네트워크와 보안 엔지니어로 종사하면서, 접하였던 여러 토폴로지 구조들과 해당 토폴로지 구조로 인해 발생한 문제들을 말씀드리려고 합니다.
네트워크 토폴로지는 IT 인프라의 기초 중 하나로, 그 설계가 잘못되면 서비스 중단이나 성능 저하와 같은 심각한 문제를 일으킬 수 있습니다. 그러나 네트워크 설계의 중요성을 간과하거나 비용을 절감하기 위해 비효율적인 구조를 선택하는 경우가 많습니다.
오늘은 실제 사례를 통해 비효율적이거나 잘못된 네트워크 토폴로지가 어떤 문제를 가져왔는지 알아보고, 이를 개선하기 위해 고려해야 할 점을 함께 정리해보겠습니다.
사례: 불완전한 스타 토폴로지가 초래한 대규모 장애
상황 설명
모 회사는 비용 절감과 관리 편의성을 이유로 스타 토폴로지 기반의 네트워크를 구축했습니다. 중앙에 코어 스위치(허브 역할)가 있고, 모든 부서와 서버가 이 스위치를 통해 연결된 구조였습니다. 처음에는 별다른 문제 없이 운영되었지만, 단일 장애 지점(SPOF: Single Point of Failure)이 명확했던 이 구조에서 결국 큰 문제가 발생하게 됩니다.
발생한 문제
- 중앙 스위치 고장: 네트워크 코어 스위치가 하드웨어 결함으로 다운되자, 모든 연결된 장비와 서비스가 한순간에 먹통이 되었습니다.
- 서비스 중단: 회사의 그룹웨어 시스템, 파일 서버, 메일 서버 등 핵심 비즈니스 서비스가 모두 중단되었고, 이로 인해 업무는 완전히 마비되었습니다.
- 복구 지연: 중앙 스위치를 복구하거나 교체하는 데 5시간이 소요되었고, 이는 곧 5시간 동안의 생산성 손실과 데이터 트랜잭션 중단으로 이어졌습니다.
원인 분석
- 단일 장애 지점(SPOF): 네트워크의 모든 트래픽이 중앙 스위치를 통해 흐르기 때문에, 이 장비 하나가 장애를 일으키면 전체 네트워크가 무너질 수밖에 없는 구조였습니다.
- 백업 경로 부재: 이 회사는 네트워크 이중화나 백업 경로를 고려하지 않았습니다. 장애를 대비할 여분의 장비도 준비되지 않은 상태였습니다.
- 과도한 의존성: 중요 서비스가 하나의 장비에 집중되면서 리스크가 극대화되었습니다.
사례: 브로드캐스트 폭주가 발생한 버스 토폴로지
상황
한 소규모 기업은 오래된 버스 토폴로지 기반의 네트워크를 유지하고 있었습니다. 버스 토폴로지는 모든 장비가 하나의 케이블에 직렬로 연결된 구조입니다. 이 구조는 구축 비용이 저렴하지만, 네트워크 트래픽이 많아지면 성능 저하와 장애 위험이 급격히 증가합니다.
문제 발생
- 브로드캐스트 스톰: 네트워크 장비 중 하나가 오류를 일으켜 브로드캐스트 트래픽을 무한히 발생시켰고, 이로 인해 전체 네트워크가 마비되었습니다.
- 확장성 부족: 새로운 장비를 추가할 때마다 네트워크 충돌 가능성이 높아져 성능 저하가 심화되었습니다.
문제를 해결하는 네트워크 구조 개선 방법
이중화 설계
- 이중 코어 스위치: 네트워크의 핵심 장비인 코어 스위치를 이중화해 단일 장애 지점을 제거해야 합니다. 스패닝 트리 프로토콜(STP)이나 동적 라우팅을 사용하면 트래픽이 자동으로 대체 경로를 찾을 수 있습니다.
- 링 토폴로지 혹은 하이브리드 구조: 코어와 엣지 장비 사이의 연결을 링 구조나 메시 토폴로지로 보완해 장애 시에도 네트워크가 지속적으로 운영될 수 있도록 해야 합니다.
백업 경로와 장비 도입
- 주요 네트워크 구간에 대해 백업 장비와 대체 경로를 구축해야 합니다. 이를 통해 장애 발생 시 서비스의 연속성을 보장할 수 있습니다.
모니터링 및 장비 유지 관리
- 네트워크 장비의 상태를 상시 모니터링하고, 하드웨어 결함을 조기에 발견해 예방 조치를 취해야 합니다.
- 특히 핵심 장비에는 정기 점검 및 펌웨어 업데이트가 필수적입니다.
결론
잘못된 네트워크 토폴로지는 단순히 성능 저하를 넘어서 업무 중단, 비용 손실, 그리고 기업의 신뢰도 하락까지 초래할 수 있습니다. 스타 토폴로지에서의 단일 장애 지점, 버스 토폴로지의 확장성 문제처럼 효율적이지 않은 구조는 필연적으로 리스크를 가져옵니다.
따라서 네트워크 설계 시 다음과 같은 원칙을 반드시 고려해야 합니다.
- 이중화(bonding, HA) 와 백업 경로를 통해 단일 장애 지점을 제거할 것.
- 확장성과 유연성을 염두에 둔 토폴로지를 선택할 것.
- 주기적으로 네트워크를 모니터링하고 유지 관리할 것.
네트워크는 단순한 연결의 집합이 아닌, 기업의 생명줄과 같습니다. 한 번의 실수로 대규모 장애가 발생하지 않도록 신중하게 계획하고 설계해야 합니다.