30. 네트워크 기초 활용하기

네트워크 (Network)

원하는 정보를 원하는 수신자 또는 기기에 정확하게 전송하기 위한 기반 인프라

 

네트워크 장비

1. 1 계층 장비

• 허브 : 여러 대의 컴퓨터를 연결하여 네트워크로 보내거나, 하나의 네트워크로 수신된 정보를 여러 대의 컴퓨터로 송신하기 위한 장비
• 리피터 : 디지털 신호를 증폭시켜주는 역할을 하여 신호가 약해지지 않고 컴퓨터로 수신되도록 하는 장비

2. 2 계층 장비

• 브리지 : 두 개의 근거리 통신망(LAN)을 서로 연결해 주는 통신망 연결 장치
• L2 스위치 : 느린 전송속도의 브리지, 허브의 단점을 개선하기 위해서, 출발지에서 들어온 프레임을 목적지 MAC 주소 기반으로 빠르게 전송시키는 데이터 링크 계층의 통신 장치
  - Store and Forwarding : 데이터를 전부 받은 후 다음 처리를 하는 방식
  - Cut Through : 데이터의 목적지 주소만 확인 후 바로 전송 처리하는 방식
  - Fragment Free : 프레임의 앞 64비트 만을 읽어 에러를 처리하고 목적지 포트로 전송하는 방식
• NIC : 외부 네트워크와 접속하여 가장 빠른 속도로 데이터를 주고받을 수 있게 컴퓨터 내에 설치되는 장치
• 스위칭 허브 : 스위치 기능을 가진 허브로 사용되는 대부분의 허브가 스위칭 허브임

3. 3 계층 장비

• 라우터 : LAN과 LAN, LAN과 WAN을 연결하기 위한 인터넷 네트워킹 장비로, 패킷의 위치를 추출하여 그 위치에 대한 최적의 경로를 지정하며, 이 경로를 따라 데이터 패킷을 다음 장치로 전송시키는 장비
• 게이트웨이 : 프로토콜을 서로 다른 통신망에 접속할 수 있게 해주는 장치
• L3 스위치 : 3 계층에서 네트워크 단위들을 연결하는 통신 장비로 IP레이어에서의 스위칭을 수행하여 외부로 전송
• 유무선 인터넷 공유기 : 외부로부터 들어오는 인터넷 라인을 연결하여 유선으로 여러 대의 기계를 연결하거나 무선 신호로 송출하면서 여러 대의 컴퓨터가 하나의 인터넷 라인을 공유할 수 있도록 하는 네트워크 장비
• 망(백본) 스위칭 허브 : 광역 네트워크를 커버하는 스위칭 허브

4. 4 계층 장비

• L4 스위치 : 4 계층에서 네트워크 단위들을 연결하는 통신장비로 TCP/UDP 등 스위칭 수행

OSI (Open System Interconnection) 7 계층

7. 응용 계층 (Application Layer)

사용자와 네트워크 간 응용서비스 연결, 데이터 생성

 

6. 표현 계층 (Presentation Layer)

데이터 형식 설정, 부호 교환, 암/복호화

 

5. 세션 계층 (Session Layer)

송수신 간의 논리적인 연결, 연결 접속, 동기 제어

 

4. 전송 계층 (Transport Layer)

송수신 프로세스 간의 연결, 신뢰성 있는 통신 보장

프로토콜	TCP	UDP
개념	인터넷 프로토콜 스위트의 핵심 프로코톨중 하나로 IP와 함께 TCP/IP 라는 명칭으로 사용	비연결성이고, 신뢰성이 없으며, 순서화되지 않은 데이터그램 서비스를 제공하는 전송 계층의 통신 프로토콜
특징	- 신뢰성 보장 - 연결 지향적 특징 - 흐름제어 - 혼잡 제어	- 비신뢰성 - 순서화되지 않은 데이터그램 서비스 제공 - 실시간 응용 및 멀티캐스팅 가능 - 단순 해더

3. 네트워크 계층 (Network Layer)

단말기 간 데이터 전송을 위한 최적화된 경로 제공

프로토콜	설명
IP (Internet Protocol)	송수신간의 패킷 단위로 데이터를 교환하는 네트워크에서 정보를 주고받는 데 사용하는 통신 프로토콜 1. IPv4 : 인터넷에서 사용되는 패킷 교환 네트워크상에서 데이터를 교환하기 위한 32비트 주소체계를 갖는 네트워크 계층의 프로토콜 2. IPv6 : 인터넷 프로토콜 스택 중 네트워크 계층의 프로토콜로서 버전 6 인터넷 프로토콜로 제정된 차세대 인터넷 프로토콜로, 128비트 주소 체계를 갖음 * IPv6의 특징 : IP주소의 확장, 이동성, 인증 및 보안기능, 개선된 QoS 지원, Plug&Play 지원, Ad-hoc 네트워크 지원, 단순 헤더 적용, 실시간 패킷 추적 가능
ARP (Address Resolution Protocol)	IP 네트워크상에서 IP 주소를 MAC 주소(물리 주소)로 변환하는 프로토콜
RARP (Reverse Address Resolution Protocol)	IP 호스트가 자신의 물리 네트워크 주소(MAC)는 알지만 IP 주소를 모르는 경우, 서버로부터 IP 주소를 요청하기 위해 사용하는 프로토콜
ICMP (Internet Control Message Protocol)	IP 패캣을 처리할 때 발생되는 문제를 알려주는 프로토콜로, 수신지 도달 불가 베시지는 수신지 또는 서비스에 도달할 수 없는 호스트를 통지하는데 사용
IGMP (Internet Group Management Protocol)	호스트 컴퓨터와 인접 라우터가 멀티캐스트 그룹 멤버십을 구성하는 데 사용하는 통신 프로토콜
라우팅 프로토콜 (Routing Protocol)	데이터 전송을 위해 복적지까지 갈 수 있는 여러 경로 중 최적의 경로를 설정해주는 라우터 간의 상호 통신 프로토콜 1. RIP : 자율시스템 (AS : Autonomous System)내에서 사용하는 거리 백터 알고리즘에 기초하여 개발된 내부 라우팅 프로토콜 * RIP 특징 : 벨만-포드 알고리즘 사용, 15홉 제한, UDP 사용, 30초마다 정보 공유 2. OSPF : 규모가 크고 복잡한 TCP/IP 네트워크에서 RIP의 단점을 개선하기 위해 자신을 기준으로 링크상태 알고리즘을 적용하여 최단경로를 찾는 라우팅 프로토콜 * OSPF 특징 : 다익스트라 알고리즘 사용, 라우팅 메트릭 지정, AS 분할 사용, 홉 카운트 무제한 3. BGP : AS 상호 간 경로 정보를 교환하기 위한 라우팅 프로토콜 4. 라우팅 프로토콜 - 거리백터 알고리즘 : 인접 라우터와 정보를 공유하여 목적지까지 거리와 방향을 결정하는 라우팅 프로토콜 알고리즘 (벨만-포드 알고리즘 사용) - 링크상태 알고리즘 : 링크 상태 정보를 모든 라우터에 전달하여 최단경로 트리를 구성하는 프로토콜 알고리즘 (다익스트라 알고리즘 사용)

2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

인접 시스템 간 데이터 전송, 전송 오류 제어

 

1. 물리 계층 (Physical Layer)

0과 1의 비트 정보를 회선에 보내기 위한 전기적 신호 변환

 

프로토콜

※ 프로토콜

서로 다른 시스템이나 기기들 간의 데이터 교환을 원활히 하기 위한 표준화된 통신 규약

심리학자 톰 마릴은 컴퓨터가 메시지를 전달하고, 메시지가 제대로 도착했는지 확인하며, 도착하지 않았을 경우 메시지를 재전송하는 일련의 방법을 '기술적  은어'를 뜻하는 프로토콜이라고 정의

 

※ 네트워크 프로토콜

컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고받는 양식과 규칙의 체계

 

1. 프로토콜의 기본 3요소

• 구문 (Syntax) : 시스템 간의 정보 전송을 위한 데이터 형식, 코딩, 신호 레벨 등의 규정
• 의미 (Semantic) : 시스템 간의 정보 전송을 위한 제어 정보로 조정과 에러 처리를 위한 규정
• 타이밍 (Timing) : 시스템 간의 정보 전송을 위한 속도 조절과 순서 관리 규정

2. 프로토콜 특징

• 단편화 : 전송이 가능한 작은 블록으로 나누어지는 기법
• 재조립 : 단편화되어 온 조각들을 원래 데이터로 복원하는 기법
• 캡슐화 : 상위 계층의 데이터에 각종 정보를 추가하여 하위 계층으로 보내는 기법
• 연결 제어 : 데이터의 전송량이나 속도를 제어하는 기법
• 오류 제어 : 전송 중 잃어버리는 데이터나 오류가 발생한 데이터를 검증하는 제어 기법
• 동기화 : 송신과 수신 측의 시점을 맞추는 기법
• 다중화 : 하나의 통신 회선에 여러 기기들이 접속할 수 있는 기술
• 주소 지정 : 송신과 수신지의 주소를 부여하여 정확한 데이터 전송을 보장하는 기법

패킷 스위칭

컴퓨터 네트워크와 통신의 방식 중 하나로 작은 블록의 패킷으로 데이터를 전송하며 데이터를 전송하는 동안만 네트워크 자원을 사용하도록 하는 방식

 

1. X.25

통신을 원하는 두 단말장치가 패킷 교환망을 통해 패킷을 원활히 전달하기 위한 통신 프로토콜로, X.25의 특징에는 고정된 대역폭, 패킷 사용, 1~3 계층 담당, 송수신 신뢰성, 성능 저하가 있다

 

2. 프레임 릴레이

ISDN을 사용하기 위한 프로토콜로서 ITU-T에 의해 표준으로 작성되었고 특징으로는 유연한 대역폭, 기능 단순화, 1~2 계층 담당, 가격이 저렴이 있다

 

3. ATM

비동기 전송 모드라고 하는 광대역 전송에 쓰이는 스위칭 기법

 

※ ATM 계층

• AAL (ATM Adaptation Layer) : 패킷을 작은 조각인 셀로 전송한 후 다시 조립하여 원래의 데이터로 복원하는 역할
• ATM 계층 : 셀과 셀 전송 역할을 담당, 셀의 레이아웃을 정의하고 헤더 필드가 의미하는 것을 알려줌, 가상 회선의 연결 및 헤제, 혼잡 제어 처리
• 물리 계층 (Physical Layer) : 물리적 전송 매체를 처리하는 역할을 담당

서킷 스위칭

네트워크 리소스를 특정 사용층이 독점하도록 하는 통신 방식