[네트워크] 네트워크 관련 기초 지식 정리

참고: https://noahlogs.tistory.com/47

https://hyuntaekhong.github.io/blog/Network/

[Network] 네트워크 기초 개념

[네트워크] 네트워크 기초 지식 정리

 

 

네트워크의 구성

네트워크란?

서버와 클라이언트의 정보가 오고 가는 다리 역할을 하는 기술의 총칭.

프로토콜을 사용하여 데이터를 교환하는 시스템의 집합을 통칭.

전송 매체로 서로 연결된 시스템의 모음.

 

LAN(Local Area Network)?

기업이나 조직 등 비교적 좁은 범위 안에 존재하는 컴퓨터 네트워크, 유선 LAN과 무선 LAN으로 구분한다.

이외에도,

PAN(Personal Area Network) : 가장 작은 규모의 네트워크

MAN(Metropolitan Area Network) : 대도시 영역 네트워크

WAN(Wide Area Network) : 광대역 네트워크

VAN(Value Added Netwrok) : 부가가치 통신망 정보의 축적과 제공, 통신속도와 형식의 변화, 통신경로의 선택 등 다양한 종류의 정보서비스가 부가된 통신망.

ISDN(Integrated Services Digital Network) : 종합정보 통신망, 통신관련 서비스를 종합하여 다루는 통합 서비스 디지털 통신망

 

 

LAN의 구성 형태?

Bus Topology : 각 노드의 고장은 전체 네트워크 부분에 영향을 미치지 않는다는 장점을 가지며, 투자 비용이 적게 든다.

Ring Topology : 각 노드에서 신행 재생이 가능하기 때문에 버스 형태와 달리 거리 제약이 적으며 잡음에도 강하다(Point to Point)

Star Topology : 중앙 제어 방식으로 문제 해결이 쉽고 하나의 기기의 고장은 전체에 영향을 주지 않지만 중앙 제어 장비가 고장이 나면 모든 시스템에 영향을 미치게 된다. 케이블 사용량이 많으며 비용 또한 큰편이다.

Mesh Topology : 모든 컴퓨터들이 연결되어진 형토러써 연결된 기기나 노드가 고장나더라도 다른 경로를 통해 통신이 가능하며 어떠한 경우에도 네트워크가 동작한다는 장점을 가지고 있다. 케이블 사용량이 많으며 구조 또한 복잡하여 네트워크 관리가 힘들어진다는 단점을 가지고 있다.

 

네트워크 작동 원리는?

네틑워크는 OSI 참조 모델을 바탕으로 작동한다.

OSI 참조 모델은 국제표준화기구가 컴퓨터 통신 기능을 계층 구조로 나눠서 정리한 모델로 일종의 통신 규칙 모음이다.

 

OSI 7계층

제 1 계층(물리 계층) : 물리적인 요소를 모두 규정한다.

제 2 계층(데이터 링크 계층) : 직접 연결된 기기 사이에 논리적인 전송로를 확립하는 밥법을 규정한다.

제 3 계층(네트워크 계층) : 동일 또는 다른 네트워크의 기기와 연결하기 위한 주소와 경로의 선택 방법을 규정한다.

제 4 계층(전송 계층) : 데이터를 통신할 상대에게 확실하게 전달하는 방법을 규정한다.

제 5 계층(세션 계층) : 데이터를 흘려보내는 논리적인 통신로의 확립과 연결 끊기에 대해 규정한다.

제 6 계층(표현 계층) : 애플리케이션 데이터를 통신에 적합한 형태로 변환하는 방법을 규정한다.

제 7 계층(응용 계층) : 애플리케이션 별로 서비스를 제공하는 방법을 규정한다.

 

OSI 참조 모델과 계층에서 사용되는 프로토콜/ 데이터 전송 단위/ 장비

응용계층 - 애플리케이션 프로토콜(HTTP 등)/ 메시지

표현 계층 - 애플리케이션 프로토콜(HTTP 등)/ 메시지

세션 계층 - 애플리케이션 프로토콜(HTTP 등)/ 메시지

전송 계층 - TCP, UDP/ TCP-세그먼트, UDP-데이터그램/ 게이트 웨이

네트워크 계층 - IP, ICMP, ARP/ 패킷/ 라우터

데이터링크 계층 - 이더넷/ 프레임/ 브릿지, 스위치

물릭 계층 - 이더넷 / 비트/ 허브, 리피터

 

프로토콜이란?

네트워크 통신을 위한 통신규칙을 의미한다.

프로토콜의 역할은 데이터의 캡슐화와 캡슐 해제화를 하는 것이다. 네트워크 통신에서 OSI 참조 모델의 계층을 넘어설 때마다 데이터를 캡슐에 넣거나 뺀다.

 

이더넷이란?

이더넷은 OSI 제 1 계층과 제 2 계층의 기술 규격이다. 유선 네트워크의 경우 거의 대부분 이더넷을 사용한다.

이더넷은 MAC 주소라는 48 비트로 된 식별자를 사용하여 컴퓨터를 식별한다.

 

프레임 구조

스위칭이란?

네트워크 스위치가 데이터 패킷 내 포함된 주소 정보에 따라 해당 입력 패킷을 해당 출력 포트에 빠르게 접속 시키는 기능.

 

MAC 주소?

데이터 링크 계층에서 통신을 위해 사용되는 48비트로 된 식별자. (-)이나 (:)로 구분하고 16진수로 표기한다.

NIC에 할당되어 있는 MAC 주소는 전 세계에 하나밖에 없는 고유한 값이다.

NIC는 컴퓨터를 네트워크에 연결하여 통신하기 위해 사용되는 하드웨어 장치로 우리가 흔히 말하는 랜카드가 이것이다.

 

IP는?

전송 계층으로부터 받은 데이터에 IP 헤더를 붙여 패킷으로 만드는 역할을 한다.

IP주소라는 32비트로 된 식별 번호를 사용하여 컴퓨터를 식별한다. (.)으로 구분하고 10진수로 표기한다.

IP 주소에는 클래스 개념이 존재한다.

A 클래스	1~126
B 클래스	128~191
C 클래스	192~223

서브넷팅이란?

네트워크 관리자가 네트워크 성능을 향상시키기 위해 자원을 효율적으로 분배하는 것, 여기서 자원을 효율적으로 분배한다는 것은 네트워크 영역과 호스트 영역을 분할하는 것이다.

IP는 32자리 2진수로 표현하기 때문에 결국 자원의 한계가 존재한다는 뜻이고 결국 제한적인 자원으로 인해 주소에 낭비 없이 아껴써야 한다. 이를 위해서 서브넷 마스크를 사용한다.

 

서브넷 마스크

IP 주소와 쌍을 이뤄 사용하는 개념으로 필요한 네트워크 주소만 호스트 IP로 할당 할 수 있게 만들어 네트워크 낭비를 방지한다.

서브넷 마스크 255와 대응되는 자리는 네트워크 ID이고 0에 대응되는 자리는 호스트 ID라고 한다.

 

게이트웨이(Gateway)

인터넷 공간에서 각기 다른 호스트 사이를 연결해주는 기능을 한다.

공유기를 통해 인터넷에 접속하는 관문과 같다, 게이트웨이는 다른 말로는 라우터라고도 한다.

 

라우팅이란?

라우터가 네트워크에서 패킷을 목적지까지 최적의 경로를 선택하는 과정이다.

라우팅 테이블을 이용하여 패킷을 전송한다. 라우팅 테이블은 목적지 네트워크와 목적지 네트워크로 가기 위해 보내야할 곳의 IP주소로 구성되어 있다. 패킷이 목적지까지 가는데 거치는 라우터 개수를 홉 수라고 한다. 라우터는 패킷을 받으면 해당 패킷의 목적지 IP주소와 라우팅 테이블의 목적지 네트워크를 대조하여 해당 IP주소가 있으면 패킷을 전송하고 없으로 폐기한다.

 

정정 라우팅: 수동으로 라우팅 테이블을 만드는 방법

동적 라우팅 : 인접하는 라우터들이 라우팅 정보를 서로 교환하여 라우팅 테이블을 자동으로 만드는 방법

 

ARP(Address Resolution Protocol)

MAC주소와 IP주소를 협조하면서 이용할 수 있도록 물리와 논리의 다리 역할을 한다.

즉, 물리적인 주소와 논리적인 주소를 대응 시키는 역할을 한다.

네트워크 통신을 하기 위해서는 제 3 계층으로부터 받은 패킷을 프레임으로 만들어 보내야 하는데 이때 IP 주소로부터 도착 MAC 주소를 구할 수 있다.

수집된 ARP 테이블을 참고하여 프레임을 만든다.

 

TCP(Transmission Control Protocol)

TCP는 전송 제어 프로토콜로 IP와 함께 TCP/IP로 불리며 제 4 계층에서 사용되는 프로토콜이다.

TCP는 데이터를 송신할 때마다 확인 응답을 주고 받는 절차가 있어서 통신의 신뢰성을 높인다.

 

UDP(User Datatgram Protocol)

UDP는 TCP와 함께 데이터 그램으로 알려진 단문 메시지를 교환하기 위해 사용되는 프로토콜이다.

데이터만 보내고 확인 응답과 같은 절차는 생략할 수 있으므로 통신의 신속성은 높으나 신뢰성은 떨어진다.

 

포트 번호

컴퓨터 안에서 작동하는 애플리케이션을 식별하기 위해 사용하는 숫자이다.

포트 번호는 0 ~ 65535(16비트 분) 까지 숫자로 범위에 따라 용도가 정해져 있다. 포트 번호는 세그먼트를 만들 때 헤더에 출발지 포트와 목적지 포트로 들어간다.

0 ~ 1023 : well-known port, 웹 서버나 메일 서버 등 일반적인 서버 소프트웨어가 서비스 요청을 대기할 때 사용한다.

1034 ~ 49151 : registered port, 제조업체의 독자적인 서버 소프트웨어가 클라이언트 서비스 요청을 대기할 때 사용된다.

49152 ~ 65535 : dynamic port, 서버가 클라이언트를 식별하기 위해 사용된다.

 

NAT(Network Address Translation)

프라이빗 IP 주소와 글로벌 IP 주소를 일대일로 연결하여 변환한다.

LAN에서 인터넷으로 연결할 때는 출발지 IP주소를 변환한다. 반대로 인터넷에서 LAN으로 연결할 때는 목적지 IP주소로 변환한다.