네트워크
- 장비와 장비를 묶어주는 것(무선 or 유선). 서로 연결
- 같은 언어(프로토콜)를 사용
- 네트워킹: 서로 연결해주면서 같은 프로토콜을 사용하는 것
인터넷
- 초기에 특정 기업, 연구소, 대학에서만 서로 정보를 공유하기 위해 탄생 -> 활용도가 늘어나면서 데이터 수와 사용자 수가 증가해 전 세계적으로 정보를 공유하는 인터넷으로 발전
- 네트워크와 네트워크 간 연결(Inter)
- 특징:
- 서로 연결되어 있음
- TCP/IP 프로토콜을 사용
- 브라우저를 사용해 쉽게 접속이 가능
인트라넷
- 인터넷은 언제 어디서나 어떠한 컴퓨터든 접속만 되어있으면, 다 들어갈 수 있지만 인트라넷은 특정 권한을 가진(회사망에 접속할 수 있는 권한) 사람만 접속 가능
- 내부의 네트워크(Intra)
- 특정 그룹만 사용이 가능한 인터넷
엑스트라 넷
- 인트라넷에서 파트너와 일부 고객까지 추가되어 접속 가능한 네트워크
일반적인 기업 네트워크
서울에 본사가 있고, 대전, 광주, 제주에 지사가 있다고 했을 때, 회사망을 구축하고 싶다고 하자.
1차원적으로는 케이블을 직접 끌어다가 각각 지역에 연결하는 걸 생각할 수 있겠다. 이 방법은 비용이 많이 들 뿐더러, 관리가 어렵다.
그렇다면, 보통 기업의 네트워크는 어떻게 연결되어 있을까?
중간에 ISP(Internet Service Provider. 인터넷 회선 제공 회사. ex) KT, SK Broadband, LG U+ 등)라는 회사를 통해서 네트워크를 구축한다.
중간에서 각 지역에 있는 회사의 지점들을 연결해주는 ISP(회선)의 내부를 살펴보자.
네트워크와 네트워크를 연결해 주는 역할을 하는 라우터들이 서로 연결되어 있다.
본사의 라우터를 통해 ISP(회선) 사업자 라우터에 접속하고, 지사가 가지고 있는 라우터를 통해 회선 사업자 라우터에 접속한다.
ISP(회선) 사업자의 라우터를 통해 인터넷으로 접속한다.
그 다음 회사 내부 네트워크를 살펴보자.(유선으로 한정)
PC마다 네트워크 케이블을 통해 허브/스위치(엑세스 스위치)와 연결되어 있다.
허브/스위치는 코어 스위치(백본 스위치. 엑세스 스위치의 트래픽이 모두 모이는 스위치)로 모인다.
코어 스위치는 라우터와 연결되어 있고, 이 라우터를 거쳐 다른 네트워크로 이동한다.(위 예에서는 ISP)
랜카드
- PC나 서버에 장착
- 케이블과 연결제공
- 네트워크와 통신하기 위한 수단(없으면 네트워크와 통신 불가)
- 무선용 랜카드, 유선용 랜카드(NIC(Network Interface Card))
LAN
- Local Area Network
- 한정된 지역 안에서의 네트워크 구축
- <-> WAN: 서로 멀리 떨어진 곳과의 네트워크 구축
데이터의 전송
통신을 하기 위해서는 7-Layer 통해야 한다.
왜?
- 표준을 맞추기 위해(표준화. 인터페이스가 표준화 되어있기 때문에 각 Layer마다 제조사가 다른 장비를 사용하더라도 통신이 가능)
- 데이터의 흐름을 한눈에 보기 위해
- 각 Layer에서 검증 과정을 거치고 문제가 생겼을 때, 해당 Layer에서 바로 조치를 취하기 위함(그렇지 않으면, 최종 데이터를 보고서야 문제점을 알아채고, 다시 전송을 요청하게 됨)
(만약, 전자메일이 안된다? DOS 창에 ping을 쏴본다(ping은 네트워크 계층에 속하는 프로그램) -> 된다? ->
네트워크 계층까지는 문제가 없다. -> 데이터 링크와 피지컬 계층에는 문제가 없다는 것 -> 전송 계층부터 문제 탐색 시작
또, 피시방에서 게임을 하는데 온라인 게임에 접속이 안된다? -> 한 컴퓨터만 문제인지, 다른 컴퓨터도 문제인지 확인 -> 모든 컴퓨터가 문제이다? -> 피지컬 계층에서의 문제(인터넷 접속이 안되기 때문))
OSI 계층별 네트워크 장비
HUB
- Physical Layer의 장비
- 두개 이상의 네트워크 장비를 묶어 줌
- 파워만 연결하면 동작(이외에 다른 기능 없음)
- 들어오는대로 내보냄(한 PC에서 특정 PC로 데이터를 보내기 위해 이를 먼저 허브에 보내면, 허브는 데이터를 전송한 포트를 제외한 나머지 포트들에 데이터를 전송. -> 목적 PC의 랜카드는 자신의 주소와 비교 후 메세지를 받고, 나머지 PC들의 랜카드가 자신의 주소와 비교한 후 데이터를 버림.)
- 케이블은 두개밖에 연결을 못하지만, 허브는 포트가 여러개이기에 포트개수만큼 네트워크 장비를 연결해줌
- 거의 단종됨
Bridges(포트 2개)/Switch(포트 2개 이상)
- 네트워크 세그먼트 간 연결 or 프레임 전달(Data link Layer의 장비)
- 4가지 기능
- Learning: 데이터가 들어오면, 자신의 MAC Address Table에 포트 번호와 데이터를 전송한 호스트의 MAC Address를 적음
- Filtering: 출발지와 목적지의 포트가 같을 때, 트래픽이 다른 포트로 넘어가는 길을 막아줌(다른 포트에서도 통신이 이루어질 수 있음 -> 다른 포트에서 통신이 이루어져도 충돌이 발생하지 않음)
- Forwarding: 데이터 전송 요청이 들어오면 자신의 MAC Address Table을 보고, 목적지에 맞게 Forwarding(출발지와 목적지의 포트가 다를 때 길을 열어줌)
- Loop Avoidance
HUB와 스위치 비교
라우터가 하는 일
- 출발지에서 목적지까지의 길을 찾아줌
- 정보를 목적지에서 출발지쪽으로 전달
- 브로드캐스트 영역을 나누어 줌
- 라우터는 네트워크상에서 가장 좋은 경로를 찾음(Routing Table에 경로 정보를 저장)
라우터와 스위치 비교
Ethernet(IEEE 802.3)의 통신방식 CSMA/CD
네트워크를 구축하는 방법 중 하나(정확히는 네트워크를 구축하고 통신하는 방법 중 하나)
우리나라에서 대부분 이더넷 방식을 사용
속도가 빠름. 보통 100/1,000Mbps
이더넷에서 사용하는 프로토콜은 IEEE(표준을 만드는 위원회) 802.3이다.
IEEE 802.3은? CSMA/CD 방식.
CSMA/CD 방식?
- 통신을 할 때, Carrier Sense(케이블에서 통신이 이루어지고 있는지) 먼저 수행
- 이때, 통신이 Multiple하게 이루어질 수도 있음 -> Collision 발생
- Collision Detection
- 충돌이 발생했다면, 랜덤시간 동안 기다림
- 재전송
- 충돌이 다시 발생하면 위 과정을 15번 반복
- Network Unreachable 메세지 전시(포기)
=> 충돌이 자주 발생하지 않도록 네트워크를 디자인 해야함
Token-Ring
지금은 사용하지 않음. 이더넷과 비슷한 부류
토큰을 가지고있어야만 통신을 할 수 있음(충돌이 발생하지 않음)
다만, 토큰은 순차적으로 전달되기때문에 사용성이 떨어질 수 있음(10번까지 PC가 있다고 했을 때, 1~9번까지는 트래픽이 없고, 10번만 있는 경우, 10번에 토큰이 도달할때까지 트래픽이 발생하지 않음. 프로토콜 자체의 속도가 향상될 수 없음. 4Mbps/16Mbps에서 머무름)
UTP 케이블
통신 케이블은 장비와 장비 사이를 연결해주는 어느 곳이던 들어간다.
PC와 스위치 사이, 스위치와 스위치 사이, 스위치와 라우터 사이 등
이 통신 케이블이 있어야 네트워크 장비 간을 연결할 수 있다.
케이블의 종류에는 광케이블, UTP 케이블, 동축 케이블 등이 있다.
그 중에서 UTP 케이블에 대해 알아보려 한다.
UTP 케이블은 가장 많이 사용되는 통신 케이블이다.
UTP는 TP Twisted-pair 즉, 선 두개가 한쌍을 이루며, 서로 꼬여있고, 이들이 Unshielded(감사져있지 않다)된 것이다.(STP는 꼬인 케이블 주위를 어떤 절연체로 감싼 것 -> 값이 더 나가고 성능이 더 좋음. 토큰링에서 많이 쓰임)
카테고리
- 카테고리1: 주로 전화망에 사용하는 용도로 만들어진 케이블(데이터 전송용으로는 부적합)
- 카테코리2: 데이터를 최대 4Mbps의 속도로 전송할 수 있는 케이블
- 카테고리3: 10 Base T 네트워크에 사용되는 케이블(최대 10Mbps 속도로 데이터를 전송할 수 있음)
- 카테고리4: 토큰링 네트워크에서 사용되는 케이블(최대 16Mbps 속도로 데이터 전송 가능)
- 카테고리5: 기가비트 속도의 데이터 전송 가능(8가닥 모두 사용해야 함)
- 카테고리6: 기가비트 이상의 속도에 적합한 케이블. 최근 가장 많이 사용하는 케이블(최대 10Gbps 속도 지원. Cat6와 Cat6a가 있는데 100M 이상을 100Gbps로 지원하기 위해서는 Cat6a 이상의 케이블 필요)
- 카테고리7: 10Gbps 속도 이상을 지원하기 위한 케이블
케이블의 종류
- 10(속도) Base(Baseband. 디지털 방식 <-> Broadband. 아날로그 방식) T(Twisted Pair): 10Mbps로 통신하고, 최대 전송 거리 100미터인 UTP 케이블로, 카테고리 3,4,5를 사용. 해당 케이블은 RJ45 잭을 사용해서 연결
- 10 Base FL: 10Mbps로 통신, (Fiber-optic)광케이블(싱글 모드 또는 멀티 모드 케이블 사용), 해당 케이블은 ST 커넥터를 사용해 연결.
- 10 Base 2(최대 통신 거리): 10Bbps로 통신하고, 최대 200미터까지 전송 가능한 케이블. BNC 커넥터 사용
- 10 Base 5: 100Mbps로 통신하고, 최대 500미터까지 전송 가능한 케이블. AUI 시용
- 100 Base TX: 100Mbps로 통신하고, 최대 100미터까지 전송 가능한 케이블. 카테고리5 UTP 케이블 사용
- 100 Base T2: 카테고리 3,4,5를 사용해 100Mbps로 통신하고, 최대 100미터까지 전송 가능한 케이블
- 100 Base T4: 카테고리3 케이블로 100Mbps로 통신하고, 최대 100미터까지 전송 가능한 케이블(4페어(8가닥) 모두 사용)
- 100 Base FX: 100Mbps로 통신하고, 광케이블 사용, 2km에서 최대 10km까지 전송 가능한 케이블. SC 접속 커넥터 사용해 접속
- 1000 Base SX: 기가비트의 속도가 나는 케이블로 최대 270미터까지 전송 가능
- 1000 Base T: 1,000Mbps로 통신하고, UTP 케이블을 통해 전송하고 최대거리는 100미터인 케이블. 카테고리5 사용(4페어 모두 사용)
NMS
네트워크 장비 관리 시스템(Network Management System)
멀리 떨어져 있는 네트워크 장비들에 대한 관리를 편리하게 할 수 있음(장비를 껐다 키거나. 다양한 리포트를 만들 수 있음)
데이터의 전송 방식
- Unicast: 하나에만 전송
- Broadcast: 전체에 전송
- Multicast: 그룹에 전송(스위치나 라우터가 멀티캐스트 기능을 지원해야함. 그렇지 않으면 사용불가)
브로드캐스트의 동작
브로드캐스트와 멀티캐스트는 유니캐스트와 달리 인터럽트를 발생시켜 CPU에도 영향을 끼쳐 컴퓨터 자체에 영향을 준다(네트워크에 영향(트래픽 증가. 네트워크 대역폭 감소)을 주는것 뿐만아니라)
=> 적절하게 브로드캐스트 도메인을 나눠줘야 한다.(스위치로는 브로드캐스트 도메인을 나눌 수 없다(충돌 도메인은 줄어들지만, 브로드캐스트 도메인은 커짐 -> 브로드캐스트가 많아짐 -> 네트워크에 영향). 라우터 또는 L3 스위치만이 브로드캐스트 도메인을 나눌 수 있다.(네트워크와 네트워크를 나눌 수 있음))
MAC(Media Access Control) Address
- MAC Address는 이 세상에서 유일
- 각 네트워크 장비들은 48bit(6옥텟. 옥텟: 8비트 묶음)의 주소를 가짐. 서버나(랜카드가 있기 때문) 라우터에도 MAC 주소가 있음
- Vendor Code: 제조사
- Serial Number: 제조사가 붙인 시리얼 번호
- MAC Address는 모든 네트워크 장비에 부여됨(고유번호)
MAC Address를 이용한 통신
TCP/IP 통신의 경우
(같은 Broadcast 도메인 안에 있는 경우(동일 네트워크))
호스트Y와 호스트Z가 통신할 때, 호스트Y는 네트워크에 연결된 모든 호스트에 Broadcast를 보낸다(호스트Z가 있는지, MAC Address는 뭔지. 자신의 MAC Address를 주면서. ARP(IP->MAC Request) -> Request를 받은 호스트Z는 호스트Y에 Unicast를 보낸다(자신의 MAC Address를 알려줌) -> 서로 통신
(같은 Broadcast 도메인 안에 없는 경우(다른 네트워크))
호스트Y와 호스트Z가 통신할 때, 호스트Y는 네트워크에 연결된 모든 호스트에 Broadcast를 보낸다(호스트Z가 있는지, MAC Address는 뭔지. 자신의 MAC Address를 주면서. ARP Request) -> 네트워크가 다르기때문에 호스트Y는 해당 요청을 인식하지 못함 -> 대신, 라우터가 이를 인식하고, 라우터의 MAC Address를 보냄(호스트Y에. 자신이 대신 전달해주겠다 선언) -> 호스트Y를 Z에게 보낼 메세지를 라우터에 보냄 -> 라우터가 대신 Z에게 전해줌
참고
https://bm.cyber.co.kr/mypage.php?action=view&no=626&uidc=80546
