건강한 네트워크 성능 유지의 중요성
매일 엄청난 양의 데이터가 전송되면서 안정적인 네트워크 성능을 확보하는 것이 매우 중요해졌습니다. 네트워크는 우리가 디지털 세계와 소통하는 데 있어 핵심적인 역할을 담당합니다.
2020년에는 약 44제타바이트의 데이터가 생성되었는데, 이는 우리가 관측할 수 있는 우주에 존재하는 별의 총 개수보다 무려 40배나 많은 양입니다. 세계경제포럼의 자료에 따르면, 이러한 데이터 양은 앞으로 더욱 증가할 것으로 예상됩니다.
이는 놀라운 수치이며, 이러한 증가하는 데이터 수요를 처리하기 위해서는 네트워크가 최적의 성능을 유지하는 것이 필수적입니다.
네트워크 성능은 단순히 속도만을 의미하는 것이 아니라, 지연 시간, TTFB(Time To First Byte), 대역폭 및 처리량 등 다양한 요소에 의해 결정됩니다. 이러한 요소들을 정확히 이해하고 최적화하는 것이 안정적인 네트워크를 유지하는 데 핵심입니다. 또한, 주요 브라우저 및 검색 엔진에서 불이익을 받지 않도록 하는 데에도 도움이 됩니다.
이제 이러한 네트워크 용어들을 자세히 알아보고, 고성능을 위해 각 요소들을 어떻게 최적화할 수 있는지 살펴보겠습니다.
지연 시간(Latency)이란 무엇인가?
지연 시간은 말 그대로 데이터 전송에 걸리는 “지연” 시간을 의미합니다. 네트워크 환경에서 지연 시간은 데이터 요청이 출발지에서 목적지에 도달하는 데 걸리는 시간을 나타냅니다. 예를 들어, 사용자가 웹사이트에 접속하는 요청을 보냈을 때, 웹 애플리케이션이 이 요청에 응답하는 데 걸리는 시간이 바로 지연 시간입니다.
이 지연 시간에는 서버가 요청을 처리하는 데 걸리는 시간까지 포함됩니다. 즉, 사용자의 요청이 전송되어 서버에서 처리된 후 다시 사용자에게 응답이 돌아오는 전체 과정에 걸리는 시간, 즉 왕복 시간으로 측정됩니다.
데이터 전송 지연 시간이 짧을수록 네트워크는 더 빠른 반응 속도를 가지게 됩니다. 반대로 지연 시간이 길어지면 사용자 경험이 저하되므로, 짧은 지연 시간을 유지하는 것이 중요합니다.
그렇다면 네트워크에서 높은 지연 시간이 발생하는지 어떻게 알 수 있을까요? 다음과 같은 일반적인 징후를 통해 확인할 수 있습니다.
- 웹사이트 또는 애플리케이션 로딩이 지나치게 오래 걸릴 때
- 서버 및 웹 애플리케이션 접근 속도가 느려질 때
- 대용량 첨부 파일이 포함된 이메일을 보내는 데 평소보다 시간이 오래 걸릴 때
이러한 징후들이 나타난다면, 네트워크 지연 시간이 높다는 것을 의심해 볼 수 있습니다. 지연 시간은 일반적으로 밀리초(ms) 단위로 측정되며, 다양한 요소가 네트워크 통신 방식에 영향을 미치므로 완전히 피할 수는 없습니다. 하지만 다음 섹션에서 논의할 특정 조치들을 통해 지연 시간을 줄일 수 있습니다.
그 전에 네트워크 지연 시간의 주요 원인들을 살펴보겠습니다.
지연 시간의 주요 원인
- 요청을 보내는 사용자와 서버 간의 물리적 거리
- 서버 오류 (50X 오류 등)로 인한 웹 애플리케이션 성능 저하
- 과도하게 사용된 데이터베이스, 복잡한 계산, 부적절한 인덱스 사용 등으로 인한 데이터베이스 최적화 문제
- 라우터, Wi-Fi 액세스 포인트, 스위치, 보안 장비, 로드 밸런서, 방화벽 등 하드웨어 문제
- 무선 연결 또는 광섬유 케이블 등 전송 매체의 물리적 한계
- 메모리 부족으로 인해 운영 체제가 프로그램의 RAM 요구 사항을 유지하는 데 어려움을 겪는 경우
- CPU 또는 메모리 부족과 같은 사용자 측의 문제
⏱️ 지연 시간 측정 방법
SolarWinds나 Datadog와 같은 네트워크 모니터링 도구를 사용하면 지연 시간을 자동으로 검사할 수 있습니다. 하지만 수동으로 측정하는 방법도 있습니다.
운영 체제에서 명령 프롬프트를 열고 `tracert` 명령어를 입력한 후, 측정하고자 하는 웹사이트 주소를 입력하면 됩니다.
명령어를 실행하면 해당 사이트 주소로 연결되는 네트워크 경로 상의 모든 라우터 목록과 함께 각 구간별 소요 시간이 밀리초 단위로 표시됩니다. 네트워크 전체의 지연 시간을 확인하려면 각 구간별 측정값을 모두 합하면 됩니다.
다음은 지연 시간을 측정하는 몇 가지 구체적인 방법들입니다.
TTFB(Time To First Byte)
TTFB는 사용자의 기기에서 요청을 보낸 후 데이터의 ‘첫 번째’ 바이트가 목적지에 도달하는 데 걸리는 시간을 의미합니다. TTFB는 네트워크 지연 시간과 서버 응답성을 나타내는 중요한 지표입니다.
왕복 시간 (RTT – Round Trip Time)
데이터 패킷이 출발지에서 목적지로 이동한 후 다시 출발지로 돌아오는 데 걸리는 총시간을 왕복 시간이라고 합니다. 왕복 시간은 정확한 결과를 제공하지만, 데이터 패킷이 다른 반환 경로를 사용하는 경우 정확도가 떨어질 수 있습니다.
핑 테스트 (Ping Test)
시스템 관리자들은 일반적으로 핑 테스트를 사용하여 서버에 32바이트 데이터가 도달하는 데 걸리는 시간과 응답을 받는 데 걸리는 시간을 측정합니다. 핑 테스트를 통해 네트워크 상의 여러 서버를 동시에 확인할 수 있으며, 전체 지연 시간과 성능을 파악할 수 있습니다. 온라인 핑 테스트 도구도 쉽게 이용할 수 있습니다.
네트워크 지연 시간 개선 방법
라우팅 최적화
네트워크 혼잡을 효율적으로 해결할 수 있는 최적화 도구를 사용하여 라우팅을 개선해야 합니다. 만약 문제가 전송 매체에 있다면 증폭기나 리피터를 사용하여 네트워크 속도를 향상시킬 수 있습니다.
압축 및 캐싱
데이터는 멀리 떨어진 곳까지 이동해야 할 때 전송 시간이 증가합니다. 따라서 최종 사용자 가까이에 위치한 엣지 서버를 활용하면 데이터 이동 시간을 단축하고 페이지 로딩 속도를 높일 수 있습니다. 이미지 최적화나 파일 압축과 같은 기술은 대용량 데이터 전송에 필요한 대역폭을 줄이는 데 도움이 됩니다.
피어링(Peering)
피어링은 두 개 이상의 네트워크가 서로 연결되어 제3자에게 비용을 지불하지 않고 트래픽을 직접 교환할 수 있도록 하는 것을 의미합니다. 따라서 여러 네트워크 경로를 이용할 수 있도록 네트워크를 효율적으로 연결해야 합니다.
네트워크 프로토콜 최적화
상호 운용성과 낮은 지연 시간을 위해 네트워크 프로토콜을 최적화하여 표준을 준수해야 합니다.
HTTP/2 사용
HTTP/2는 왕복 횟수를 줄이고 병렬 전송을 통해 서버 지연 시간을 줄이는 데 도움이 됩니다. 또한 이미지, JS 및 CSS 파일을 포함한 외부 HTTP 요청 수를 최소화하는 것이 좋습니다.
프리페치(Prefetch) 방법
프리페치 방법은 네트워크 지연 시간을 직접적으로 줄이지는 않지만, 페이지 로딩 속도를 개선하여 전반적인 웹사이트 성능을 향상시키는 데 기여합니다.
TTFB(Time To First Byte)란?
TTFB는 서버 응답성을 측정하는 중요한 지표이며, 앞서 언급한 바와 같이 연결 프로세스에서 발생할 수 있는 약점을 식별하는 데 도움이 됩니다. TTFB 분석을 통해 지연이 발생하는 정확한 위치를 찾아 서비스를 개선할 수 있으며, 이는 SEO에도 긍정적인 영향을 미칩니다.
TTFB에 영향을 미치는 요인
TTFB에 영향을 주는 주요 단계는 다음과 같습니다.
서버에 요청 전송
사용자가 요청을 보내면, 서버는 DNS 조회 시간, 네트워크 속도, 서버 거리와 같은 요인에 따라 요청을 받습니다. 이 시점부터 TTFB 측정이 시작됩니다.
요청 처리
서버는 요청을 받으면 데이터베이스 호출, 네트워크 내 다른 시스템과의 통신, 스크립트 실행 등 필요한 작업을 수행하여 응답을 생성합니다.
응답 전송
생성된 응답은 다시 사용자에게 전송됩니다. 이때 TTFB는 사용자가 응답의 첫 번째 바이트를 받기 시작하는 시간을 나타냅니다.
TTFB 개선 방법
지연 시간 감소
지연 시간은 서버 또는 사용자 측에서 발생할 수 있습니다. 사용자의 연결 속도를 직접적으로 제어할 수는 없지만, 서버 속도는 최적화할 수 있습니다. CDN을 활용하여 정적 콘텐츠를 사용자 가까이에 배치하고, 서버 로딩을 줄여 페이지 로딩 속도를 높일 수 있습니다.
빠른 DNS 확인
DNS 확인은 100밀리초 이상 걸리지 않아야 합니다. 만약 시간이 더 오래 걸린다면 DNS 설정을 최적화하거나 DNS 제공 업체를 변경하는 것을 고려해 볼 수 있습니다.
웹사이트 호스팅 업그레이드
200ms 이상의 TTFB는 웹사이트에 좋지 않은 영향을 미칩니다. 느린 TTFB의 원인은 혼잡한 네트워크나 과부하된 서버를 사용하는 웹사이트 호스팅 제공업체 때문일 수 있습니다. 이 경우 호스팅 제공업체와 상담하거나, 요금제를 업그레이드하거나, 다른 제공업체로 이전하는 것을 고려해볼 수 있습니다.
백엔드 성능 향상
데이터베이스를 제대로 정규화하거나 인덱싱하지 않으면 응답 시간이 느려질 수 있습니다. 따라서 데이터베이스를 정규화하고 인덱싱하여 쿼리 속도를 향상시켜야 합니다.
서버 측 캐싱
자주 필요한 파일과 데이터를 서버 캐시에 저장하여 프로세서 부하를 줄이고 데이터베이스 쿼리 속도를 향상시킬 수 있습니다.
외부 모니터링
TTFB를 최적화하는 데 성공했다면, 이러한 상태를 계속 유지하는 것이 중요합니다. 소프트웨어 업데이트, 하드웨어 변경, 사이트 업데이트 등으로 인해 TTFB가 증가할 수 있으므로, 사이트 성능 모니터링 도구를 사용하여 문제를 신속하게 해결하는 것이 좋습니다.
대역폭(Bandwidth)이란 무엇인가?
대역폭은 네트워크의 최대 데이터 처리 용량을 나타냅니다. 이는 주어진 시간 동안 전송하거나 받을 수 있는 데이터의 양을 의미하며, 비트/초 (bps), 메가비트/초 (Mbps) 또는 기가비트/초 (Gbps) 단위로 측정됩니다.
대역폭에 영향을 미치는 요인
인터넷 연결은 특정 최대 대역폭으로 구성되어 있습니다. 그러나 여러 요인으로 인해 특정 장치의 대역폭이 제한되어 연결 속도가 느려질 수 있습니다. 이러한 요소는 연결 자체 또는 사용자 컴퓨터의 특성에 따라 발생할 수 있습니다.
인터넷 사용
대역폭은 장치에서 수행하는 총 작업량에 영향을 받습니다. 동시에 여러 작업을 수행하면 속도가 느려질 수 있으므로, 작업 실행 순서를 조정하는 것이 좋습니다.
업스트림 및 다운스트림 대역폭
장치에서 외부로 전송되는 데이터는 업스트림, 장치로 수신되는 데이터는 다운스트림이라고 합니다. 일반적으로 인터넷 사용은 업스트림보다 다운스트림이 더 많으므로, 인터넷 연결은 다운스트림 대역폭에 더 큰 비중을 둡니다. 따라서 대용량 데이터 전송, 화상 채팅, 원격 액세스, VoIP 통화와 같이 업스트림 사용량이 증가하는 경우 대역폭이 영향을 받을 수 있습니다.
백그라운드 소비
장치에서 동시에 발생하는 다운로드 및 업로드 활동은 대역폭에 영향을 미칩니다.
단일 연결, 다중 사용자
단일 네트워크에 연결된 사용자 수가 증가하면 서버 부하가 증가하고 데이터 전송 속도가 느려집니다.
라우터 거리
장치가 라우터에 가까이 위치할수록 더 높은 대역폭을 사용할 수 있습니다.
대역폭 개선 방법
QoS 설정 사용
서비스 품질 (QoS) 설정은 중요한 애플리케이션을 지원하기 위해 특정 트래픽 유형에 우선 순위를 부여하는 데 사용됩니다. 이를 통해 필수 애플리케이션이 대역폭 부족으로 인해 어려움을 겪지 않도록 할 수 있습니다.
클라우드 기반 애플리케이션 활용
트래픽의 일부를 사설 또는 공용 클라우드 네트워크로 아웃소싱하면 네트워크의 부담을 줄여 성능을 향상시킬 수 있습니다.
불필요한 트래픽 제거
업무 시간 동안 생산성에 기여하지 않는 불필요한 트래픽을 차단하면, 필수 작업에 더 많은 대역폭을 할당할 수 있습니다.
주기적인 업데이트 및 백업
데이터 및 소프트웨어 업데이트와 백업은 성능과 보안 측면에서 매우 중요하지만, 대량의 네트워크 대역폭을 소비합니다. 따라서 이러한 작업은 가능한 한 업무 시간 외에 계획하는 것이 좋습니다.
처리량(Throughput)이란 무엇인가?
네트워크 처리량은 주어진 시간 동안 출발지에서 목적지로 전송할 수 있는 실제 데이터 양을 측정한 것입니다. 즉, 처리량은 목적지에 성공적으로 도착한 패킷의 수를 측정하며, 비트/초 또는 데이터/초 단위로 계산됩니다.
처리량에 영향을 미치는 요인
전송 매체의 한계
전송 매체와 관련된 대역폭 또는 이론적 용량은 처리량을 제한합니다. 예를 들어, 대역폭 속도가 100Mbps인 경우, 아무리 노력해도 실제 데이터 전송량은 그 이상으로 올라갈 수 없습니다. 실제로 전송되는 데이터는 대략 95% 정도입니다.
네트워크 정체
네트워크가 혼잡하면 처리량이 감소합니다.
지연 시간
특정 네트워크의 지연 시간이 길어지면 처리량이 감소합니다.
프로토콜 작동
네트워크에서 데이터 패킷을 전달하는 프로토콜도 처리량에 영향을 줄 수 있습니다.
패킷 손실 또는 오류
일부 트래픽 유형에서 패킷 오류 또는 손실이 발생하면 처리량에 영향을 줄 수 있습니다. 패킷을 재전송해야 하므로 처리량이 더욱 줄어들기 때문입니다. 패킷 손상의 원인은 보안 공격, 손상된 장치 등 다양할 수 있습니다.
처리량 측정 도구로는 Solarwinds, iPerf, Pingb 등을 활용할 수 있습니다.
처리량 개선 방법
지연 시간 최소화
우선적으로 네트워크 지연 시간을 최소화해야 합니다. 이는 네트워크 성능에 큰 영향을 미치고 사용자 경험을 저하시키는 주된 원인입니다. 앞에서 설명한 방법들을 통해 지연 시간을 줄일 수 있습니다.
네트워크 병목 현상 제거
라우터를 업그레이드하여 네트워크 병목 현상을 제거하고, 패킷 이동 거리를 단축하는 총 노드 수를 줄여 네트워크 정체를 줄이고 더 나은 처리량을 확보할 수 있습니다.
과도한 대역폭 사용 애플리케이션 관리
공정한 공유 수준을 넘어 과도하게 인터넷 연결을 사용하는 애플리케이션이 있다면 처리량이 감소할 수 있습니다. 따라서 필요하지 않은 경우 대역폭을 많이 사용하는 애플리케이션을 닫아두는 것이 좋습니다.
네트워크 재부팅
모뎀, 라우터 등 네트워크 시스템을 주기적으로 재부팅하여 최적의 성능을 유지해야 합니다.
하드웨어 점검
결함이 있는 하드웨어가 처리량 저하의 원인이 되지 않도록 네트워크 하드웨어를 점검해야 합니다.
ISP와 상담
모든 조치를 취했음에도 처리 속도가 여전히 좋지 않다면, 인터넷 서비스 제공업체(ISP)에 연락하여 문제를 확인해 보는 것이 좋습니다.
결론
이 글을 통해 지연 시간, TTFB, 대역폭 및 처리량에 대한 이해가 더 깊어졌기를 바랍니다. 여기서 제시된 정보와 팁을 통해 네트워크 성능을 개선하고 더욱 쾌적한 인터넷 환경을 만들 수 있을 것입니다.
이제 여러분도 네트워크 관리 전문가가 될 수 있습니다.