지난번에 데이터의 전송과정을 정리 했는데 그 부분을 편지를 쓰고 목적지에 도착해 편지 봉투를 확인하고 뜯는 과정이라고 한다면 오늘은 편지봉투가 목적지에 도착하는 과정을 정리해볼까 한다.

우선 각 계층별 장비를 눈에 익혀두자.

Cable, Repeater, Hub

데이터가 7 -> 1계층으로 내려오면서 bits로 바뀌는데 이 bits와 관련이 있는 장비들에 대해 알아보자.

• Cable
  말 그대로 케이블이다.
  이 케이블을 타고 전기적 신호가 이동하는데 디지털에서는 0과1로 높고 낮음으로 표현된다.
  케이블 종류 <- 시험에 나오기는 한다

• Repeater
  
  아무리 먼 거리를 케이블을 연장해서 연결을 하고 싶어도 전기적 신호는 파동형태이기 때문에 Repeater는 이 신호의 세기를 증폭시키기 위해 사용된다.

• Hub
  

네트워크 중심에 위치해 서버나 클라이언트를 연결 시켜주는 장치를 허브라고 한다. 연결된 host가 있다는 거만 알고 그 host가 누군지는 모른다.

Hub를 사용하는 Network
 - Shared Network (전체 대역폭을 공유해서 사용한다.)
 - 모든 Port들은 1개의 Collision Domain에 포함된다.
 - Collision을 감지하면서 통신하는 CSMA/CD를 사용한다.
 - Half-Duplex 사용

 - 수신된 Frame을 그외의 모든 Port들로 Flooding 한다.
   별도의 노력을 하지 않아도 Sniffing이 가능

예를 들어서 PC4에서 PC2와 통신을 한다고 하자.
PC4에서 보낸 신호가 허브에 도착을 했을 때 허브는 PC2를 알지 못하기 때문에 PC4에게 전달 받은 데이터를 PC4와 연결된 포트를 제외한 나머지 포트로 데이터를 전송한다. 이를 Flooding이라 하고 데이터를 전달 받은 PC들은 헤더를 확인해 자기인지 확인을 하고 자기가 아니면 버린다.

Half-Duplex, Collision , CSMA/CD, sniffing
양쪽의 통신 교신자가 모두 전송할 수 있으나, 한 방향으로 만 전송이 가능한 것을 말한다.

A와 B가 무전기로 통신을 한다고 예를 들어보자.
A와 B는 서로 양 방향 통신이 가능하다. 말하기(전달) / 듣기(수신) 
하지만 무전기 버튼을 누르고 말할때는 듣지 못한다. 한 방향
그리고 A와 B가 동시에 말하려고 하면 충돌이 일어나 무슨 말을 했는지 모른다. Collision
그래서 A와 B가 대화를 할 때 말하기 또는 듣기를 순서대로 해야한다. CSMA/CD

CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection)
            전송로  눈치   여럿이 접속          충돌 감지

C라는 사람이 A와 B가 대화하는 주파수 대역대에 들어가면 둘의 대화를 엿들을수 있다. sniffing

Bridge, Switch

기본적으로 상위 계층은 하위 계층의 내용을 이해할 수 있다.
2계층 장비인 Bridge, Switch는 bits를 뜯어 MAC 헤더를 읽고 전달한다.

Bridge, Switch (Layer 2 Device) 5가지 기능

 1. Flooding: 수신된 Port를 제외한 나머지 모든 Ports에 Frame을 전송
 2. Learning: 수신된 Frame의 Src MAC주소를 MAC Address Table에 학습
 3. Forwarding: 수신된 Frame의 Dst MAC주소를 읽어 MAC Address Table과 
                대조하여 1개의 Port로만 Frame을 전송
 4. Filter: Src MAC주소와 Dst MAC주소가 동일한 Port에 연결된 경우
		    나머지 Ports로 전송을 막는다.
 5. Aging: 나머지 통신으로부터 일정한 시간(5분)이 지나면 학습한
		   MAC Address Table에서 MAC주소를 제거한다.

• Bridge
  

Bridge는 말 그대로 다리라고 생각하자 서로 다른 인터페이스에 다리를 놔 연결을 하고 요즘에는 Bridge보단 Switch를 사용한다.

• Switch

학교에서 친구를 사귀어서 친구 집에 놀러가기로 했는데 알고 보니 같은 아파트(스위치)였다.
친구가 3 동(포트)인지만 알려줘서 3 동 앞에가서 소리를 이렇게 소리를 쳤다.
"나 A인데 B야 나와봐" 3 동에 사는 주민들은 시끄럽지만 자신과는 상관이 없어 무시하고 해당
친구가 몇 호 인지 알려주고 다음부터는 기억(MAC Address Table)에 주소가 남아 잘 찾아갔다.

MAC 헤더 = DA . SA . Len/Type . Data . FCS

Hub와 Switch의 차이는 이 그림을 참고하자.

Hub와는 달리 Switch는 처음에만 Flooding을 하고 헤더에 맞는 host를 찾으면 MAC Address Table에 기록하고 다음부터는 해당 포트로만 전송한다.

L2 장비인 Switch가 도달한 Frame을 MAC Address Table과 비교해 아웃바운트 포트를 결정 하는 것을 Switching이라고 한다.

Router

3계층 장비인 Router는 IP 주소를 이용해 다른 네트워크 대역으로 이동이 가능하게 한다.

3동에 살던 친구가 다른 지역(다른 네트워크 대역)으로 주소(IP 주소)를 알려주고 이사를 갔다.
그 친구를 찾아가기 위해 버스 터미널(Router)에 가서 버스 노선도(IP Address Table)을
확인해 최적의 경로(Router의 기능)를 선택해 친구를 만나러 갔다.

IP 주소를 살짝 보면 클래스 마다 다르지만 C 클래스 기준으로
192 . 168 . 0 . 26 -> 192.168.0 대역의 26번 host
<-Network-><-host->

이렇게 3계층 장비인 Router를 이용해 네트워크 대역을 구분하고 연결할 수 있다.

예시에는 설명이 없었지만 IP Table에 존재하는 네트워크를 찾을 때 2계층 주소를 찾기 위해 ARP 프로토콜을 사용한다.

ARP(Address Resolution Protocol) 주소 결정 프로토콜

1. ARP Request
Router에서 Table에 없는 패킷이 도착하면 ARP Request packet(ARP 요청 패킷)을 LAN의
전체 노드에게 보낸다.(Broadcast)
이때, APP 요청 메세지에는 송신자 자신의 MAC 주소 및 IP 주소, 목적지 IP 주소를 채우지만 목적지의 MAC 주소는 0 으로 채워넣음  

2. ARP Reply
ARP 요청 패킷에 포함된 IP 주소와 일치하는 Host는 자신의 IP 주소 및 MAC 주소를 채워놓은
ARP Reply packet(ARP 응답패킷)을 해당 라우터에게 송출함으로써,MAC 주소 및 IP 주소
상호간의 관련 정보를 얻는다.

어떻게 보면 Flooding과 Broadcast는 비슷하지만 Broadcasting은 동시에 모든 호스트에
패킷을 보내며, Flooding은 모든 호스트에 동시에 패킷을 보내지 않는다는 차이가 있다

3계층 장비인 Router가 Table을 비교해 어떤 네트워크 안에서 통신 데이터를 보낼 때 최적의 경로를 선택하는 과정을 Routing이라 한다.