네트워크 기본

• LAN, WAN * 

한정된 지역 내의 네트워크를 말합니다. LAN 보다는 WAN이 더 큰 범위이지만 인터넷을 사용하는 요즘은 LAN, WAN이라는 말은 잘 사용하지 않습니다. 

 

• 이더넷 

네트워킹 방식에는 FDDI, 토큰링, 이더넷 등이 있고 이더넷은 그 중 하나로 가장 많이 사용하는 네트워킹 방식입니다. 이더넷의 가장 큰 특징으로는 CSMA/CD라는 통신 방식을 사용하고 있습니다.  

CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection) 방식은 네트워크 내에 연결된 컴퓨터가 데이터를 보내기 위해 네트워크 상에 캐리어 센스(Carrier Sense)라고 하는 신호를 보냅니다. 만약 네트워크 상에 반응이 없을 때 네트워크에 데이터를 실어 보내게 됩니다. 만약 네트워크 내부에서 다른 데이터와 충돌이 일어나게 된다면 잠시 랜덤의 시간을 가진 후 재전송하게 됩니다. 

 

•  토큰링 

더 이상 사용하지 않는 네트워킹 방식입니다. 네트워크에 연결된 각 컴퓨터가 토큰을 라운드방식으로 돌려서 가지며 토큰을 가진 컴퓨터만이 데이터를 전송할 수 있습니다. 그렇기 때문에 충돌은 발생하지 않지만 내가 당장 데이터를 보내 할 때 지연 시간을 가지게 됩니다. 

 

• UTP 

네트워크 상에서 장비를 연결하기위해 케이블이 사용됩니다. 케이블의 종류는 광케이블, UTP케이블, 동축케이블이 있으며 그 중 가장 UTP케이블이 가장 일반적으로 사용됩니다.  

여기서 UTP는 Unshielded Twisted Pair의 줄임말로 감싸지지 않은 2개의 꼬인 케이블이라는 뜻입니다. STP라고 절연체로 감싸진 케이블도 존재하지만 UTP에 비해 가격이 비쌉니다. 일반적으로 UTP는 이더넷에서 많이 이용되고 STP는 토큰링에서 많이 이용됩니다. UTP 안에서도 카테고리 1부터 7까지 나뉘게 되는데 흔히 사용하는 이더넷은 카테고리 3을 고속 이더넷은 카테고리 5를 사용합니다. (현재 일반적으로 UTP 규격은 7, 10Gbps 지원), RJ-45 

동축케이블 – 방송 신호 보낼 때 사용 

광케이블 – 장거리 보낼 떄 사용 

 

• 케이블 

이더넷은 10 Base T 입니다. 여기서 10은 10Mbps의 속도를 지원한다는 의미입니다. 그다음 Base는Baseband용,즉 디지털 방식을 말하며Broadband용은 아날로그 방식이며Broad라고표기합니다. 마지막 T는 케이블 종류를 의미하며 UTP를 의미합니다. 만약 FL이라면 광케이블이며 더 많은 케이블이 줄임말로 표시되고 있습니다. 이 자리에는 케이블 줄임말이 없다면 최대 거리를 나타낼 수도 있습니다. 만약 T가 아닌 5가 표기되어 있다면 500미터까지 전송 가능하다는 의미입니다. 

 

• 맥 어드레스 

IP주소는 네트워크 내에서 사용하는 주소, MAC주소는 하드웨어의 고유한 주소입니다. 그렇기 때 에 변동이 되거나 고정으로 할당되는 IP주소와 MAC주소를 연결시켜주어야 하는데 이 역할을 하는 프로토콜의 ARP입니다.  

같은 네트워크 안에 있는 경우 ARP 작동 순서(라우터 아래) 

1. A PC가 Broadcast로 ARP Request(B PC의 IP 포함)을 보냄 
2. B PC가 ARP Request를 확인하고 ARP Reply(B의 MAC 포함)를 보냄 

다른 네트워크에 있는 경우 ARP 작동 순서(라우터 위) 

1. A PC가 Broadcast로 ARP Request(C PC의 IP 포함)을 보냄 
2. 라우터가 IP를 가지고 같은 네트워크에 있지 않음을 확인 
3. 라우터가 A PC에게 자신의 MAC을 전달(같은 네트워크에 없음 의미) 
4. A PC가 확인 후 ARP Request(C PC의 IP, 라우터의 MAC 포함)을 보냄 
5. 라우터가 ARP Request를 대신 C PC에게 전달 
6. C PC가 ARP Request를 확인하고 ARP Reply(C의 MAC 포함)를 보냄 
7. 라우터가 ARP Reply를 대신 PC A에게 전달 

예를 들어 네트워크 내에 A가 B의 IP주소를 알고 있으며 B에게 데이터를 보내는 상황을 가정해보겠습니다. A는 네트워크 내부에 B의 MAC주소를 요청하는 메세지를 보냅니다. 이 때 B는 해당 메시지를 확인하고 자신의 MAC주소를 A에게 보내게 되며 통신을 시작하게 됩니다. 이 상황은 A와 B가 같은 네트워크 내부에 있을 때 가능합니다. 만약 B가 다른 네트워크에 있다면 가장 먼저 B가 속해있는 네트워크를 찾기 위해 IP주소가 사용되며 해당 네트워크에 들어가 위와 동일한 방식으로 B의 MAC주소를 찾게 되며 통신이 시작됩니다. 

MAC 주소 = 제조자 코드(OUI, 24bit) + 일련 번호(24bit) 

 

• 유니캐스트 (1:1) 

현재 우리나라에서 가장 많이 사용되고 있는 트래픽입니다. 보내는 사람도 하나 받는 컴퓨터도 하나입니다. 일반적인 로컬 네트워크 내부에서는 shared 방식이기 때문에 모든 컴퓨터가 해당 데이터를 받게 되지만 받는 사람이 자신이 아닐 경우 해당 데이터를 버립니다. 확인 후 데이터를 버리기 때문에 CPU를 차지하지 않아 PC 성능 저하와는 관련이 없습니다. 

 

• 브로드캐스트 (1:다) 

보내는 사람은 하나 받는컴퓨터는네트워크 내부에 있는 모든 컴퓨터입니다(프레임 내 MAC이 FFFF.FFFF.FFFF로 표기). 해당 데이터는 필요할 수도 있고 불필요할 수 있습니다. 하지만 일단 모든 CPU에 인터럽트를 걸기 때문에 전체 네트워크와 PC의 성능을 망가트립니다. 그렇기 때문에 꼭 필요한 경우에만 사용하게 됩니다. 대표적으로 ARP 프로토콜을 통해 MAC주소를 찾기 위해 사용되고 있습니다.  

 

• 멀티캐스트 (1:M) 

보내는 사람은 하나 받는 컴퓨터는 네트워크 내부의 일부 컴퓨터입니다. 여러명의 사람에게 데이터를 보낼 때 브로드캐스트의 단점을 극복하고 번거롭게 여러 번 유니캐스트를 하는 상황을 대체하고 있습니다. 

 

• OSI 7계층 

국제적인 표준기관인 ISO에서 만든 네크워트의 표준화입니다. 굳이 네트워크를 복잡하게 7계층으로 나누어 사용하는 이유가 있습니다. 층별로 나누어 네트워크 장비들을 표준화 시키며 네트워크에 장애가 일어났을 때 층별로 접근해 어디서 장애가 생겼는지 확인하기 쉽습니다. 

 

 

첫번째 피지컬 계층

- 전기적인 신호가 케이블을 통해 전송(0과 1, ON과 OFF로 신호)

- 데이터 단위 : 비트

- 프로토콜 : 이더넷

- 장비 : 통신케이블, 리피터, 허브

 

두번째 데이터 링크 계층

- Node to Node

- 오류와 흐름을 제어

- 통신에서 오류가 발생했을 때 해당 데이터를 재전송

- 데이터 단위 : 프레임

- 프로토콜 : MAC, PPP 등

- 장비 : 브리지, 스위치

 

세번째 네트워크 계층

- Network to Network

- 데이터를 목적지까지 안전하고 빠르게 전송(라우팅)

- 데이터 단위 : 패킷

- 프로토콜 : IP, ICMP 등

- 장비 : 라우터, L3 스위치

 

네번째 트랜스포트 계층

- 오류와 흐름을 제어

- 전송 방식을 결정

- 데이터를 분할하고 합치며 에러 복구

- 데이터 단위 : 세그먼트

- 프로토콜 : TCP, UDP 등(신뢰성이 달라짐)

- 장비 : 게이트웨이

 

다섯번째 세션 계층

- 동기화, 세션(질서)

- End to End 간 Port를 통해 세션을 일치시킴

- 데이터 교환과 에러 복구(논리적 연결)

- 프로토콜 : SSH, TLS 등

 

여섯번째 프레젠테이션 계층

- 암호화

- 운영체제의 한 부분으로 데이터 형태를 변환

- End to End 간 데이터 형태 일치시킴

- 프로토콜 : SSL, ASCII, JPEG, AVI 등

 

일곱번째 응용 계층

- 각종 응용 서비스

- 인터페이스의 역할을 하여 사용자가 컴퓨터에서 사용하는 웹 서핑, 파일 전송, 메일 등의 서비스를 보여줌

- 프로토콜 : HTTP, FTP, IRC, SSH, DNS 등

 

같은 네트워크 내부에서 통신이 이루어지게 된다면 데이터링크 계층만으로 충분히 네트워킹이 가능합니다. 하지만 외부 네트워크와 통신이 필요하게 된다면 라우터를 타고 나가야 하기 때문에 네트워크 계층까지 통신이 필요합니다. 

 

가장 위의 응용 계층에서 피지컬 계층까지 내려오면서 IP주소, MAC주소 등이 붙게되며 최적의 경로를 라우팅 받습니다. 그렇게 된 프레임은 케이블을 통해 목적지에 도달하게 되며 역으로 피지컬 계층부터 응용 계층까지 가며 IP주소, MAC주소 등이 떼지며 최종적으로 출발지에서 보낸 정보만을 받게 됩니다. 

 

• 프로토콜 

어떤 컴퓨터든 통신을 가능하게 하는 것이 프로토콜입니다. 일종의 약속이며 대표적으로 인터넷은 TCP/IP 프로토콜을 사용합니다.