Networking (Pre-Requisites)
- 이번 장에서는 Certified Kubernetes Administrator (CKA) 을 준비하며 "네트워킹 사전 지식 중 Switching, Routing, DNS"에 대해서 자세하게 알아보도록 한다.
Switching & Routing
기본 네트워크 라우팅 개념
스위칭(Switching)
- 스위치는 로컬 네트워크(LAN) 내에서 여러 장치를 연결하고 데이터를 효율적으로 전달하는 네트워크 장치다.
- 라우터와 달리 스위치는 동일한 네트워크 내에서 작동하며, MAC 주소를 기반으로 패킷을 전달한다.
라우팅(Routing)
- 라우팅 테이블:
- 라우팅 테이블은 네트워크 패킷이 어떤 경로를 통해 목적지 네트워크로 전달되어야 하는지를 결정하는 데 사용되는 데이터베이스다.
- 각 시스템(컴퓨터, 라우터 등)은 자체 라우팅 테이블을 가지고 있다.
- 라우터:
- 라우터는 서로 다른 네트워크 간에 패킷을 전달하는 네트워크 장비다.
- 라우터는 여러 네트워크 인터페이스를 가지고 있으며, 라우팅 테이블을 사용하여 패킷을 최적의 경로로 전달한다.
- 네트워크 주소:
- 네트워크 주소는 네트워크를 식별하는 데 사용된다. 예를 들어, 1.0은 특정 네트워크를 나타낸다.
- IP 주소와 서브넷 마스크를 사용하여 네트워크 주소를 정의한다.
특정 네트워크 접근을 위한 라우팅 테이블 설정
시스템 C의 라우팅 테이블 설정
- 시스템 C가
192.168.1.0 네트워크에 접근해야 하는 경우, 시스템 C의 라우팅 테이블에 다음과 같은 항목을 추가한다.
- 목적지 네트워크:
192.168.1.0
- 다음 홉(Next Hop):
192.168.2.1 (라우터의 IP 주소)
- 이 설정을 통해 시스템 C는
192.168.1.0 네트워크로 가는 모든 패킷을 192.168.2.1 IP 주소를 가진 라우터로 전달한다.
- 라우터는
192.168.1.0 네트워크에 연결되어있고, 라우팅 테이블을 통해 192.168.1.0 네트워크로 패킷을 전달한다.
인터넷 접근을 위한 라우팅 테이블 설정
- 인터넷 연결
- 시스템들이 인터넷에 접근하기 위해서 라우터가 인터넷에 연결되어야 한다.
- 라우터는 인터넷 서비스 제공자(ISP)를 통해 인터넷에 연결된다.
- 특정 인터넷 네트워크 접근
- 만약 시스템들이
172.217.194.0 네트워크 (예: Google)에 접근해야 하는 경우, 라우팅 테이블에 다음과 같은 항목을 추가해야 한다.
- 목적지 네트워크:
172.217.194.0
- 다음 홉:
192.168.2.1 (라우터의 IP 주소)
- 라우터는 인터넷 연결을 통해
172.217.194.0 네트워크로 패킷을 전달한다.
기본 게이트웨이와 라우팅 테이블
- 기본 게이트웨이의 역할:
- 기본 게이트웨이는 시스템이 라우팅 테이블에 정의되지 않은 외부 네트워크로 패킷을 전달할 때 사용하는 라우터의 IP 주소다.
- 인터넷과 같이 다양한 네트워크에 접근해야 하는 경우, 모든 네트워크에 대한 라우팅 테이블 항목을 추가하는 대신 기본 게이트웨이를 설정한다.
0.0.0.0의 의미:
- 라우팅 테이블에서
0.0.0.0은 모든 IP 주소를 의미하며, 기본 경로(default route)를 나타낸다.
0.0.0.0을 목적지 네트워크로 설정하면 라우팅 테이블에 명시된 경로가 없는 모든 패킷이 해당 경로를 통해 전달된다.
- 게이트웨이가 필요 없는 경우
- 시스템이 동일한 로컬 네트워크 내의 다른 장치와 통신하는 경우, 게이트웨이가 필요하지 않다.
- 예를 들어,
192.168.2.0 네트워크 내의 시스템 C는 동일한 네트워크 내의 다른 장치와 통신할 때 게이트웨이 없이 직접 통신한다.
- 다중 라우터 환경
- 네트워크에 여러 라우터가 있는 경우(예: 인터넷 라우터, 내부 사설 네트워크 라우터), 각 네트워크에 대한 별도의 라우팅 테이블 항목을 설정해야 한다.
- 내부 사설 네트워크에 대한 항목과 인터넷을 포함한 모든 외부 네트워크에 대한 기본 게이트웨이 항목을 설정한다.
- 인터넷 연결 문제 해결
- 인터넷 연결 문제가 발생하면 라우팅 테이블과 기본 게이트웨이 설정을 확인하는 것이 중요하다.
리눅스 호스트를 라우터로 구성
- 네트워크 구성
- 호스트 A, B, C가 있으며, A와 B는
192.168.1.0 네트워크에, B와 C는 192.168.2.0 네트워크에 연결되어 있다.
- 호스트 B는 두 네트워크에 연결되어 있으며, 두 개의 네트워크 인터페이스를 가지고 있다.
- A의 IP는
192.168.1.5, B의 IP는 192.168.1.6과 192.168.2.5다.
- 호스트 A와 C의 통신 설정:
- 호스트 A는
192.168.2.0 네트워크에 대한 경로를 모르기 때문에 호스트 C와 통신할 수 없다.
- 호스트 A의 라우팅 테이블에
192.168.2.0 네트워크로 가는 경로를 추가하고 게이트웨이를 192.168.1.6(호스트 B의 IP)으로 설정한다.
- 호스트 C도 마찬가지로 라우팅 테이블에
192.168.1.0 네트워크에 대한 경로를 모르기 때문에 호스트 A와 통신할 수 없다.
- 호스트 C의 라우팅 테이블에
192.168.1.0 네트워크로 가는 경로를 추가하고, 게이트웨이를 192.168.2.6(호스트 B의 IP)으로 설정한다.
- IP 포워딩 활성화
- 리눅스에서는 기본적으로 패킷 포워딩이 비활성화되어 있다. 즉, 호스트 B는 한 인터페이스에서 받은 패킷을 다른 인터페이스로 전달하지 않는다.
/proc/sys/net/ipv4/ip_forward 파일의 값을 1로 변경하여 IP 포워딩을 활성화해야 한다.- 재부팅 후에도 설정을 유지하려면
/etc/sysctl.conf 파일에서 net.ipv4.ip_forward=1 설정을 추가한다.
주요 리눅스 네트워크 명령어
ip link: 네트워크 인터페이스 목록을 표시하고 수정한다.ip addr: 네트워크 인터페이스에 할당된 IP 주소를 표시한다.ip addr add: 네트워크 인터페이스에 IP 주소를 할당한다.ip route 또는 route: 라우팅 테이블을 표시한다.ip route add: 라우팅 테이블에 항목을 추가한다.cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward: IP 포워딩 활성화 여부를 확인한다./etc/network/interfaces: 네트워크 인터페이스 설정을 영구적으로 저장하는 파일이다./etc/sysctl.conf: 시스템 커널 파라미터 설정을 영구적으로 저장하는 파일이다.
DNS
etc/hosts 파일
- 역할:
/etc/hosts 파일은 호스트 이름과 IP 주소를 매핑하는 로컬 파일이다.- 시스템은 호스트 이름 해석을 위해 먼저 이 파일을 참조한다.
- 사용 방법:
- IP 주소와 호스트 이름을 공백으로 구분하여 각 줄에 입력한다.
- 예:
192.168.1.11 db
- 장점:
- 간단하고 로컬에서 빠르게 호스트 이름을 해석할 수 있다.
- 단점:
- 규모가 큰 네트워크에서는 관리하기 어렵다.
- IP 주소가 변경되면 모든 호스트의 파일을 수정해야 한다.
- 파일에 적혀있는 것이 실제 호스트의 이름과 다를수도 있다.
DNS(Domain Name System)
- 역할:
- DNS 서버는 호스트 이름과 IP 주소 매핑을 중앙에서 관리한다.
- 호스트는 DNS 서버에 쿼리하여 호스트 이름을 해석한다.
- 설정 방법:
/etc/resolv.conf 파일에 DNS 서버의 IP 주소를 추가한다.- 예:
nameserver 192.168.1.100
- 장점:
- 중앙 집중식 관리로 IP 주소 변경 시 DNS 서버만 수정하면 된다.
- 규모가 큰 네트워크에서 효율적으로 호스트 이름을 관리할 수 있다.
- 단점:
- DNS 서버가 작동하지 않으면 호스트 이름 해석이 불가능하다.
호스트 이름 해석 순서
/etc/nsswitch.conf 파일:
- 이 파일은 호스트 이름 해석 순서를 정의한다.
hosts: 라인은 호스트 이름 해석에 사용되는 소스를 지정한다.- 기본적으로
files dns 순서로 설정되어 있다.
files: /etc/hosts 파일을 먼저 참조한다.dns: DNS 서버를 참조한다.
- 순서 변경:
/etc/nsswitch.conf 파일을 수정하여 호스트 이름 해석 순서를 변경할 수 있다.
외부 DNS 서버
- 공용 DNS 서버:
- 인터넷의 모든 웹사이트 정보를 알고있는 공용 DNS 서버를 사용 할 수 있다.
- 예: Google의 8.8.8.8
- /etc/resolv.conf 파일 수정:
/etc/resolv.conf 파일에 공용 DNS 서버의 IP 주소를 추가한다.
- DNS 서버 포워딩:
- 내부 DNS 서버에서 외부 호스트 이름 쿼리를 공용 DNS 서버로 포워딩하도록 설정할 수 있다.
호스트 이름 해석 과정
- 호스트는 호스트 이름 해석을 요청한다.
/etc/nsswitch.conf 파일에 정의된 순서에 따라 호스트 이름 해석을 시도한다./etc/hosts 파일에 해당 호스트 이름이 있으면 IP 주소를 반환한다./etc/hosts 파일에 없으면 /etc/resolv.conf 파일에 설정된 DNS 서버에 쿼리한다.- DNS 서버가 IP 주소를 반환하면 호스트는 해당 IP 주소를 사용한다.
- DNS 서버가 IP 주소를 찾을 수 없으면 오류를 반환한다.
- 외부 사이트의 경우,
/etc/resolv.conf에 외부 DNS 서버가 설정되어있거나, 내부 DNS 서버가 포워딩 설정을 가지고 있다면 외부 DNS 서버에 쿼리한다.
참고 사항
/etc/hosts 파일과 DNS 서버에 동일한 호스트 이름에 대한 다른 IP 주소가 설정된 경우, /etc/nsswitch.conf 파일에 정의된 순서에 따라 IP 주소가 결정된다./etc/hosts 파일은 로컬 테스트 환경에서 유용하게 사용될 수 있다.
도메인 이름 (Domain Name)
- 정의:
- 도메인 이름은 IP 주소를 사람이 기억하기 쉬운 이름으로 변환하는 시스템이다.
- 인터넷에서 웹사이트나 서비스를 식별하는 데 사용된다.
- 구조:
- 도메인 이름은 점(.)으로 구분된 여러 부분으로 구성된다.
- 예: www.google.com
- 루트 도메인 (.): 모든 도메인의 시작점이다.
- 최상위 도메인 (Top-Level Domain, TLD): 도메인의 목적을 나타낸다. (.com, .net, .org, .edu, 등)
- 도메인 이름: 특정 조직이나 개인에게 할당된 이름이다. (google, mycompany 등)
- 서브 도메인: 도메인 내부의 특정 서비스를 나타낸다. (www, mail, maps, drive 등)
- 계층 구조:
- 도메인 이름은 트리 구조를 형성하며, 각 레벨은 하위 레벨을 포함할 수 있다.
DNS 서버 작동 방식
- 내부 DNS 서버:
- 조직 내부에서 사용하는 DNS 서버다.
- 내부 도메인 이름과 IP 주소를 관리한다.
- 외부 DNS 서버 (인터넷):
- 인터넷에서 도메인 이름과 IP 주소를 관리한다.
- 루트 DNS 서버, TLD DNS 서버, 권한 있는 DNS 서버 등이 있다.
- 이름 해석 과정:
- 사용자가 도메인 이름을 입력한다.
- 로컬 시스템은
/etc/resolv.conf 파일에 설정된 DNS 서버에 쿼리한다.
- 내부 DNS 서버는 쿼리를 처리하거나 외부 DNS 서버로 전달한다.
- 외부 DNS 서버는 루트 DNS 서버부터 시작하여 권한 있는 DNS 서버까지 쿼리를 전달한다.
- 권한 있는 DNS 서버는 도메인 이름에 해당하는 IP 주소를 반환한다.
- DNS 서버는 결과를 캐싱하여 다음 쿼리 속도를 향상시킨다.
/etc/resolv.conf 파일 설정
- search 옵션:
- 호스트 이름에 자동으로 추가할 도메인 이름을 지정한다.
- 예:
search mycompany.com
- 호스트 이름만 입력해도 자동으로 도메인 이름을 추가하여 쿼리한다.
- 여러 개의 도메인 이름을 지정할 수 있다.
- nameserver 옵션:
DNS 레코드 유형
- A 레코드: 호스트 이름과 IPv4 주소를 매핑한다.
- AAAA 레코드: 호스트 이름과 IPv6 주소를 매핑한다.
- CNAME 레코드: 호스트 이름의 별칭을 지정한다. (다른 호스트 이름으로 매핑)
DNS 테스트 도구
- nslookup: DNS 서버에 쿼리하여 호스트 이름 정보를 확인한다.
- dig: DNS 서버에 쿼리하여 자세한 DNS 레코드 정보를 확인한다.
내부 도메인 이름 설정
- 조직 내부에서 사용하는 도메인 이름을 설정하고 내부 DNS 서버에 등록한다.
- 내부 도메인 이름은 외부 도메인 이름과 유사한 구조를 가질 수 있다.
- 내부 도메인 이름을 사용하여 내부 서비스에 쉽게 접근할 수 있다.
CoreDNS
DNS 서버의 필요성
- 대규모 환경에서 호스트 이름과 IP 주소 관리를 위해 DNS 서버가 필요하다.
- 실제로 호스트를 DNS 서버로 등록하는 방법을 알아본다.
CoreDNS 소개
- CoreDNS는 유연하고 확장 가능한 DNS 서버 소프트웨어다.
- 다양한 플러그인을 통해 다양한 기능을 제공한다.
- 쿠버네티스 환경에서 DNS 서버로 널리 사용된다.
CoreDNS 설치
- CoreDNS 바이너리는 GitHub 릴리즈 페이지에서 다운로드하거나 도커 이미지로 사용할 수 있다.
- 전통적인 방법인 curl 또는 wget을 사용하여 바이너리를 다운로드하고 압축을 해제한다.
- 압축을 해제하면
coredns 실행 파일을 얻을 수 있다.
CoreDNS 실행
coredns 실행 파일을 실행하여 DNS 서버를 시작한다.- CoreDNS는 기본적으로 DNS 서버의 기본 포트인 53번 포트를 사용한다.
호스트 이름 - IP 주소 매핑 설정
- CoreDNS는 다양한 방법으로 호스트 이름-IP 주소 매핑을 설정할 수 있다.
- 가장 간단한 방법은 서버의
/etc/hosts 파일에 매핑 정보를 추가하는 것이다.
/etc/hosts 파일에 IP 주소와 호스트 이름을 공백으로 구분하여 입력한다.
Corefile 설정
- CoreDNS는
Corefile이라는 설정 파일에서 설정을 로드한다.
Corefile은 CoreDNS의 동작을 정의하는 플러그인 설정을 포함한다./etc/hosts 파일을 사용하여 매핑 정보를 로드하는 간단한 Corefile 예시
.:53 {
hosts /etc/hosts {
fallthrough
}
forward . 8.8.8.8 8.8.4.4
cache 30
loop
reload
loadbalance
}
- 위의
Corefile은 다음과 같은 기능을 설정합니다.
- 53번 포트에서 DNS 서버를 실행합니다.
/etc/hosts 파일에서 호스트 이름-IP 주소 매핑을 로드합니다.- 외부 DNS 서버(8.8.8.8, 8.8.4.4)로 쿼리를 전달합니다.
- 30초 동안 결과를 캐싱합니다.
- 루프 감지를 활성화합니다.
- 설정 파일 변경 시 자동으로 다시 로드합니다.
- 로드 밸런싱을 활성화합니다.
Corefile을 수정하고 CoreDNS를 재시작하면 변경된 설정이 적용됩니다.
참고한 강의
