네트워크 리드·아키텍트 CS 기초 면접

Unicast는 하나의 IP 주소가 특정 단일 목적지를 가리키며, 라우팅 테이블에 따라 특정 경로로만 패킷이 전달됩니다. Anycast는 동일한 IP 주소를 여러 지리적 위치의 서버에 할당하고, BGP 라우팅 프로토콜이 네트워크 토폴로지상 가장 가까운 노드로 패킷을 자동 라우팅합니다. DNS나 CDN 엣지 서버처럼 stateless하고 지연시간이 중요한 서비스는 Anycast를 적용하여 자동 지역 분산과 DDoS 완화 효과를 얻습니다. 반면 세션 상태를 유지해야 하는 애플리케이션 서버나 데이터베이스는 Unicast를 사용하고 상위 레이어(L7)에서 로드밸런싱을 수행합니다. Anycast 환경에서 특정 노드 장애 시 BGP가 자동으로 라우팅을 변경하여 다음 가까운 노드로 트래픽이 전환되지만, 진행 중인 TCP 연결은 끊어질 수 있어 재시도 로직이 필요합니다.

Slow Start는 연결 초기에 cwnd를 1 MSS부터 시작하여 ACK를 받을 때마다 지수적으로 증가시켜 네트워크 용량을 빠르게 탐색합니다. cwnd가 ssthresh에 도달하면 Congestion Avoidance 단계로 전환되어 RTT마다 cwnd를 1 MSS씩 선형 증가시킵니다. 패킷 손실이 3개의 중복 ACK로 감지되면 Fast Retransmit이 동작하여 타임아웃을 기다리지 않고 즉시 재전송하고, ssthresh를 현재 cwnd의 절반으로 설정한 후 Fast Recovery로 전환하여 cwnd를 ssthresh + 3으로 설정합니다. 타임아웃으로 손실이 감지되면 더 심각한 혼잡으로 판단하여 ssthresh를 cwnd의 절반으로 설정하고 cwnd를 1로 초기화하여 Slow Start부터 다시 시작합니다. 이러한 메커니즘으로 TCP는 네트워크 상태에 적응적으로 전송률을 조절합니다.

TLS 1.3은 핸드셰이크를 1-RTT로 단축하여 TLS 1.2의 2-RTT 대비 연결 설정 시간을 절반으로 줄였습니다. 클라이언트가 ClientHello에서 키 교환 파라미터를 미리 보내면 서버가 ServerHello와 함께 암호화된 데이터를 즉시 전송할 수 있습니다. RSA 키 교환과 정적 DH를 제거하고 완전 순방향 비밀성(PFS)을 제공하는 ECDHE만 지원하여 과거 세션 키 노출 시에도 이전 통신 내용을 보호합니다. 0-RTT 모드는 이전 세션의 PSK(Pre-Shared Key)를 사용하여 핸드셰이크 없이 즉시 애플리케이션 데이터를 전송할 수 있지만, 재전송 공격(replay attack)에 취약하므로 멱등성이 보장되는 요청에만 사용해야 합니다. MD5, SHA-1, RC4 같은 취약한 암호화 알고리즘을 완전히 제거하고 AEAD 암호만 지원하여 보안을 강화했습니다.

DNS 기반 방식은 표준 프로토콜을 사용하여 별도 클라이언트 라이브러리가 불필요하고 기존 인프라와 통합이 쉽지만, TTL로 인한 캐싱 문제와 헬스체크 반영 지연이 발생할 수 있습니다. 서비스 레지스트리 방식은 실시간 헬스체크와 즉각적인 인스턴스 제거가 가능하며, 메타데이터(버전, 태그)를 함께 저장할 수 있어 정교한 라우팅이 가능합니다. DNS는 장애 인스턴스를 제거하려면 DNS 레코드를 업데이트하고 TTL이 만료될 때까지 기다려야 하지만, Consul 같은 레지스트리는 헬스체크 실패 시 즉시 서비스 목록에서 제외하고 watch 메커니즘으로 클라이언트에 실시간 알림합니다. 실무에서는 외부 트래픽은 DNS 기반 로드밸런싱을, 내부 서비스 간 통신은 서비스 메시나 레지스트리 기반 디스커버리를 사용하는 하이브리드 접근이 일반적입니다.

HTTP/2는 단일 TCP 연결 위에서 여러 스트림을 멀티플렉싱하여 HTTP/1.1의 파이프라인 문제를 해결했지만, TCP 레벨에서 Head-of-Line Blocking이 여전히 발생합니다. 하나의 패킷이 손실되면 TCP는 순서 보장을 위해 해당 패킷이 재전송될 때까지 이후 모든 패킷의 전달을 블로킹하므로, 논리적으로 독립적인 다른 스트림들도 함께 지연됩니다. HTTP/3는 UDP 기반 QUIC 프로토콜을 사용하여 각 스트림이 독립적인 순서 보장을 가지므로, 특정 스트림의 패킷 손실이 다른 스트림에 영향을 주지 않습니다. QUIC는 연결 마이그레이션 기능도 제공하여 클라이언트 IP가 변경되어도(Wi-Fi에서 LTE로 전환) 연결을 유지할 수 있습니다. 또한 TLS 1.3을 프로토콜에 통합하여 핸드셰이크를 단축하고 0-RTT 연결 재개를 지원합니다.

BGP는 최단 경로가 아닌 정책 기반으로 경로를 선택하며, Local Preference(가장 높은 우선순위), AS Path 길이, Origin 타입, MED, eBGP over iBGP 순서로 평가합니다. Local Preference는 AS 내부에서만 전파되며 아웃바운드 트래픽의 출구 경로를 제어하는데 사용되고, 값이 높을수록 선호됩니다. AS Path는 경로에 포함된 AS 번호의 리스트로 루프 방지와 경로 길이 비교에 사용되며, AS Path Prepending으로 인위적으로 경로를 길게 만들어 트래픽을 우회시킬 수 있습니다. MED(Multi-Exit Discriminator)는 인접 AS에게 자신의 AS로 들어오는 인바운드 트래픽의 진입점을 제안하는 용도로, 값이 낮을수록 선호되며 동일 AS에서 온 경로 간에만 비교됩니다. 실무에서는 이들을 조합하여 primary/backup 링크 구성, 트래픽 분산, 비용 최적화를 수행합니다.

VLAN은 12비트 태그로 최대 4096개의 네트워크만 구분할 수 있어 대규모 멀티테넌트 환경에는 부족하며, L2 도메인이 물리적 네트워크 경계에 제한됩니다. VXLAN은 24비트 VNI(VXLAN Network Identifier)로 약 1600만 개의 논리 네트워크를 지원하고, L3 네트워크 위에서 L2 오버레이를 구현하여 데이터센터 간 L2 확장이 가능합니다. VTEP는 호스트나 스위치에 위치하여 원본 이더넷 프레임을 VXLAN 헤더로 캡슐화하고 UDP(포트 4789)로 전송하며, 수신 측 VTEP가 디캡슐화하여 원본 프레임을 복원합니다. 각 테넌트는 독립적인 VNI를 할당받아 완전한 네트워크 격리를 보장하며, 동일한 IP 대역을 여러 테넌트가 중복 사용할 수 있습니다. Kubernetes나 OpenStack 같은 클라우드 플랫폼에서 컨테이너/VM 간 네트워크를 구성하는 기본 기술로 활용됩니다.