01. 네트워크 시작하기

ZOE_:P·2022년 8월 8일

네트워크🖥️

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📖 해당 내용은 [IT엔지니어를 위한 네트워크 입문] 책을 바탕으로 공부하며 정리한 내용입니다.

🌑네트워크 구성도

🔹서비스를 받는 입장 - ex. 홈 네트워크

   (simple) 인터넷, 모뎀, 공유기, 노트북/스마트폰/태블릿 등
       - 이들의 유무선 연결 필요

🔹 서비스를 제공하는 입장 - ex. 데이터 센터 네트워크

🌒 프로토콜

프로토콜 = 규정, 규약 , 규칙, 약속의 집합

다양한 협회, 그룹에 따라 다양한 프로토콜들이 존재
➡️ 이더넷 - TCP/IP 기반 프로토콜들로 변경됨

물리적 측면 > 이더넷 ( 데이터 전송매체, 신호 규약, 회선 규격 등)
논리적 측면 > TCP/IP ( 장치들끼리 통신하기 위한 프로토콜 규격 )
컴퓨터는 자연어로 통신하지 않으므로 적은 데이터, 고효율 통신 필요
➡️ 2진수 bit 기반 프로토콜
( app 레벨 프로토콜은 문자 기반 프로토콜을 많이 사용 - ex. HTTP )

.
프로토콜 스택 : 별도의 계층에서 동작하지만 함께 사용하는 프로토콜 묶음
- ex. TCP/IP ( != 프로토콜 ) ( == 프로토콜 스택 )
  
  ~~- 아래에서 계속~..~~

🌓 OSI 7계층과 TCP/IP 🔥

- OSI 7계층

중구난방의 통신용 규약을 하나의 규약으로 통합하기 위해 만들어진 주요 레퍼런스 모델
계층별로 프로토콜을 개발해 네트워크 구성요소들을 모듈화 가능
- 모듈화된 요소는 기존 프로토콜과 연동 가능

➡️ 계층 분류 : 계층의 역할, 목표에 따라 분류됨

데이터 플로 계층 > 데이터를 상대에게 잘 전달

애플리케이션 계층 > 데이터를 만드는 영역
( 네트워크에서는 크게 고려하지 않음 )
- 개발자 : 하향식 ⬇️ ↔️ 네트워크 엔지니어 : 상향식 ⬆️

- TCP/IP 프로토콜 스택

TCP/IP는 실용성에 중점을 둔 프로토콜
TCP/IP 모델은 4계층으로 구분 / OSI 레퍼런스 모델은 7계층 (위의 내용)

💡 OSI 7계층 : 참조형 모델

💡 TCP/IP 프로토콜 스택 : 실제로 사용하는 프로토콜

🌔 OSI 7 계층별 이해

1계층 피지컬(물리) 계층

역할 ) 물리적 연결과 관련된 정보 정의
목적 ) 전기 신호 전달
- 전기 신호 들어오면 이 전기 신호를 재생성하여 전기 신호 들어온 포트를 제외한 모든 포트에 전기신호 내보냄
  - (why 모든 포트?) 주소의 개념이 없기 때문
주요 장비 ) 허브 , 리피터, 케이블, 커넥터, 트랜시버 (traceiver), 탭(TAP)

🔹허브(Hub) , 리피터(Repeater) : 네트워크 통신을 중재하는 네트워크 장비
🔹케이블, 커넥터 : 케이블 본체를 구성하는 요소
🔹트랜시버(Tranceiver) : 컴퓨터의 랜카드, 케이블 연결
🔹탭(TAP) : 네트워크 모니터링, 패킷 분석을 위해 전기 신호를 다른 장비로 복제

2계층 데이터 링크 계층

역할 ) 전기 신호를 모아 우리가 알아볼 수 있는 데이터 형태로 처리
주소 정보 정의, 정확한 주소로 통신되도록 함 ( 주소 체계 생김 )
주소 체계📬
: 동시에 여러 명과 통신할 수 있다
➡️플로 컨트롤 (Flow Control) 이 선행됨
```
Flow Control : 받는 사람이 현재 데이터를 받을 수 있는지 확인하는 작업
```

출발, 도착지의 주소 확인, 검사 후 데이터 처리 수행

MAC 주소 라는 주소체계 존재

데이터에 대한 에러 탐지, ~~수정 가능~~ ➡️ 이더넷 기반 네트워크 (신뢰 가능)
- 전기 신호를 모아 데이터 형태로 처리하기 때문
주요 장비) 네트워크 인터페이스카드 NIC , 스위치 Switch
- NIC , 스위치 모두 MAC 주소를 이해할 수 있다
- 스위치는 MAC 주소를 보고 통신해야 할 포트 지정해 내보냄

💡NIC
= Network Interface Card (Controller)
= Network Card
= Lan Card 랜 카드 ~~( 과거 이더넷을 LAN에서만 사용하던 것에서 유래 )~~
= 물리 네트워크 인터페이스 ( 물리적으로 컴퓨터 내외부 연결해주기 때문 )
= Ethernet Card ( 대부분의 네트워크가 이더넷으로 이뤄짐 )
= Network Adapter 네트워크 어댑터

고유의 MAC 주소가 있다

입력되는 전기 신호를 데이터 형태로 🔁
➡️ 데이터에서 도착지 MAC 주소 확인 후 자신에게 들어오는 전기신호가 맞는지 확인
➡️ ⭕맞으면 메모리에 적재 , ❌ 아니면 버림

💡 스위치
주소 습득 과정에서 단말(Terminal)의 MAC 주소, 연결된 포트를 알 수 있다

해당 데이터들을 기반으로 포트를 필터링하고 정확한 포트로 포워딩해줌
➡️ 이더넷 네트워크 효율성이 크게 향상 됨

3계층 네트워크 계층

논리적인 주소(ex.IP주소) 정의
- IP주소 : 사용자의 환경에 맞게 변경하여 사용 가능
  ( 2계층의 MAC 주소는 변경 불가 )
주요 장비 ) 라우터
- : IP주소를 사용해 최적의 경로를 찾아주고 해당 경로로 패킷을 전송

4계층 트랜스포트 계층

💡 1-3계층 ≠ 4계층
- 1~4계층 : 데이터를 잘 쪼개보내고 받는 역할
🔹 1~3계층 ) 신호, 데이터를 올바른 위치로 보내고 실제 신호 잘 만듦
🔹 4계층 ) 해당 데이터들이 실제로 정상적으로 잘 보내지도록 확인

패킷 네트워크의 경우 패킷이 유실되거나, 순서가 바뀔 수 있다
4계층에서 패킷에 보내는 순서, 받는 순서를 적어 보냄
- 보내는 순서 : 시퀀스 번호 받는 순서 : ACK 번호
주요 장비 ) 로드 밸런서, 방화벽
: 포트 번호, 시퀀스, ACK 번호로 부하 분산 or 보안 정책 수립
- 포트 번호 : 장치 내 애플리케이션을 구분하기 위한 번호

5계층 세션 계층

양 끝단의 응용 프로세스가 연결을 성립하도록 도움
연결이 안정적으로 유지되도록 관리
작업 완료 후 해당 연결을 끊음
= TCP/IP 세션을 만들고 없앤다
통신이 에러로 인해 중단되는 경우 복구, 재전송 수행

6계층 프레젠테이션 계층

표현방식이 다른 시스템, 애플리케이션 간의 통신을 위해 구문형식 통일
변환기 , 번역기 역할
= MIME 인코딩, 암호화, 압축, 코드 변환 등이 이뤄짐

7계층 애플리케이션 계층

애플리케이션 프로세스 정의, 서비스 수행
네트워크 소프트웨어의 UI 부분이나 사용자 입.출력 부분 정의
- ex. FTP, SMTP, HTTP, TELNET

🌕 인캡슐레이션과 디캡슐레이션

현대 네트워크는 패킷 기반 네트워크
- 패킷 네트워크 : 데이터를 패킷 단위로 쪼개 보냄
애플리케이션의 데이터를 패킷 단위로 분할하는 과정 = 인캡슐레이션
- 4계층부터 2계층까지 네트워크 전송을 위한 정보를 헤더에 붙임
- 반드시 헤더에 포함되어야 하는 정보 :
  1. 현재 계층에서 정의하는 정보
  2. 상위 프로토콜 지시자
  - 상위 계층으로 갈수록 프로토콜 스택의 종류가 많아짐
  - 디캡슐레이션 과정에서 필요
  
  - 상위 프로토콜 지시자
  = 포트번호 (4계층)
  = 프로토콜 번호 (3계층)
  = 이더타입 (2계층)
받은 전기 신호를 데이터 형태로 만들어 확인하는 과정 = 디캡슐레이션
- 2~4계층까지 헤더의 정보가 자신과 일치하는지 확인한다

➡️데이터 전송과정
= 인캡슐레이션, 디캡슐레이션 과정을 통해 데이터가 전송되는 과정
= 각 계층 헤더를 이용한 송신자 계층과 수신자 계층간의 논리적 통신과정

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