📝네트워크 CS정리 1

1주차 CS공부

1. Protocol

서로 다른 시스템에 있는 개체 간에 성공정으로 데이터를 전송하는 통신 규약이다.

[네트워크에 연결된 컴퓨터들끼리 데이터를 주고받을 수 있도록 미리 약속한 전송 규약 및 규칙]

이러한 protocol은 7계층 구조로 정의되어 있고 각 층마다의 역할이 구분되어 있다.

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2. OSI 7계층 Layer

위에서 언급했듯이 네트워크에서 통신이 일어난 과정을 7단계로 나눈것을 의미한다.

왜 7단계로 나누었을까??

단계별로 파악할 수 있고 흐름을 한눈에 볼 수 있으며 특정 단계에서 문제발생시 다른 부분은 건들지 않고 그 부분만 고치면 해결 할 수 있기 때문이다.

특징

• 순서 : 송신은 7계층 -> 1계층, 수신은 1계층 -> 7계층 순으로 진행되고, 이 모델에 따라 각 단계별 프로토콜을 정의한다.
• 계층의 독립 : 어떤 계층의 변화가 다른 계층에 영향을 주지 않는다.
• 상위 > 하위 : 기본적으로 하위 계층은 상위 계층을 위해 기능하고, 상위 계층은 하위 계층에 관여하지 않는다.

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1️⃣ 물리 계층(physical Layer)

물리 계층에서는 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용하여 통신 케이블로 데이터를 전송한다.

• 사용되는 통신 단위는 비트이며 이것은 1과 0으로 나타내어진다.
• 단지 데이터를 전기적인 신호로만 변환해서 주고받는 기능만 한다.
  • 장비로는 "통신 케이블", "리피터", "허브"가 있다.
• 데이터 전송만 하고 어떤 에러가 있는지 신경 쓰지 않는다.

정리 : "통신 케이블", "리피터", "허브"등을 통해 데이터 전송.

2️⃣ 데이터 링크 계층(DataLink Layer)

물리계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 전달을 수행할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.

통신에서의 오류도 찾아주고 재전송도 하는 기능을 가지고 있는 것이다.

• MAC 주소를 가지고 통신하게 된다.
  • MAC 주소란? : 네트워크 세그먼트의 데이터 링크 계층에서 통신을 위한 네트워크 인터페이스에 할당된 고유 식별자이다.
  • 물리 주소 ex)wifi 주소,라 생각하면 된다.
• 이 계층에서 데이터 전송되는 단위를 프레임(frame) 이라 한다.
  • 장비로는 "브리지", "스위치"가 있다.
• 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 찾아 내고, 수정하는데 필요한 기능적, 절차적 수단을 제공한다.

  정리 : 프레임에 MAC주소를 부여 하고 에러검출,재전송,흐름제어를 한다.

3️⃣네트워크 계층(Network Layer)

이 계층에서 가장 중요한 기능은 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅)이다.

여기에 사용되는 프로토콜의 종류도 다양하고, 라우팅하는 기술도 다양하다.

• 이 계층은 경로를 선택하고 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달해주는 것이 이 계층의 역할이다.
  • 장비로는 대표적으로 "라우터(router)" 이다.
• 네트워크 계층(Network layer)은 여러개의 노드를 거칠때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층이다.
  • 그럼 네트워크 계층에서는 무슨일을 할까??
  • 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션, 오류 제어, Internetworking 등을 수행한다.
• 데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로써 인터넷이 가능하게 한다.
• IP(논리적인 주소 구조)를 할당해 주는 역할

정리 : IP주소를 부여하고 경로(route)를 설정해 준다.

4️⃣전송 계층(Transport Layer)

통신을 활성화하기 위한 계층이다. 보통 TCP프로토콜을 이용하며, 포트를 열어서 응용프로그램들이 전송을 할 수 있게 한다.

만약 데이터가 왔다면 4계층에서 해당 데이터를 하나로 합쳐서 5계층에 던져 준다.

• 단대단 오류제어 및 흐름제어 이 계층 까지는 물리적인 계층에 속한다.
  • TCP / UDP프로토콜을 사용한다.
• 전송 계층(Transport layer)은 양 끝단(End to end)의 사용자들이 신뢰성있는 데이터를 주고 받을 수 있도록 해 주어, 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해준다.
• 시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용한다.
  • 시퀀스 넘버 기반?

    시퀀스 넘버 : 통신과 제어에서 데이터를 관리하기 위해 번호를 부여한다.(대표적인 전송 계층인 TCP로 예를 들면, TCP 패킷 헤더에 Sequence & Ack number라는 걸 채운다)

    • 사용 이유 : 해당 번호는 순서 역전 방지, 중복 패킷 방지 등을 이유로 사용한다.
    • 즉, 데이터를 패킷 단위로 나눠서 전송하는데, 이것들이 섞이거나 중복되지 않게 잘 전송될 수 있도록 한다.

• 전송 계층은 특정 연결의 유효성을 제어하고, 일부 프로토콜은 상태 개념이 있고(stateful) 연결 기반(connection oriented)이다.
  • 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송한다는 것을 뜻한다.
• 종단간(end-to-end) 통신을 다루는 최하위 계층으로 종단간 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송하며, 기능은 오류검출 및 복구와 흐름제어, 중복검사 등을 수행한다.

정리 : 패킷 생성(Assembly/Sequencing/Deassembly/Error detection/Request repeat/Flow control) 및 전송을 한다.

5️⃣세션 계층(Session Layer)

데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결을 의미한다.

양 끝단의 프로세스가 데이터 통신(송수신)을 관리하기 위한 방법을 제시하는 계층이다.

• 동시 송수신 방식(duplex), 반이중 방식(half-duplex), 전이중 방식(Full duplex)의 통신과 함께, 체크 포인트의 유무, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행한다.
• TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 진다.

정리 : 통신하는 사용자들을 동기화하고 오류복구 명령들을 일괄적으로 다루고 통신을 하기 위한 세션을 확립/유지/중단 (운영체제가 해준다.)

6️⃣표현 계층(Presentation Layer)

데이터 표현이 상이한 응용 프로세스의 독립성을 제공하고, 암호화 한다.

• 코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어 준다. MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 이 계층에서 이루어진다.
  • ex) EBCDIC로 인코딩된 문서 파일을 ASCII로 인코딩된 파일로 바꿔 준다.
  • 해당 데이터가 TEXT인지, 그림인지, GIF인지 JPG인지의 구분 해주기도 한다.

    정리 : 사용자의 명령어를 완성및 결과 표현. 포장/압축/암호화

7️⃣응용 계층(Application Layer)

사용자가 보는 소프트웨어의 UI, 네트워크 서비스, 사용자의 입출력 부분 등을 담당하는 계층이다.

HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP, Telnet 등과 같은 프로토콜이 있다.
해당 통신 패킷들은 방금 나열한 프로토콜에 의해 모두 처리되며 우리가 사용하는 브라우저나, 메일 프로그램은 프로토콜을 보다 쉽게 사용하게 해주는 응용프로그램이다.

즉, 모든 통신의 양 끝단은 HTTP와 같은 프로토콜이지 응용프로그램이 아니다.

• 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.
• 일반적인 응용 서비스는 관련된 응용 프로세스들 사이의 전환을 제공한다.
  • 응용 서비스의 경우 JVM, Terminal등이 있다.

정리 : 네트워크 소프트웨어 UI 부분, 사용자의 입출력(I/O)부분

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3. Port, well known port

Port

논리적인 접속 장소를 의미하고 인터넷 프로토콜인 TCP/IP를 사용할 때 클라이언트가 네트워크 상의 특정 서버 프로그램을 지정하여 사용한다.

IP : 컴퓨터를 찾을 때 필요한 주소

Port : 그 컴퓨터 안에서 프로그램을 찾기 위한 수단.

• 각각의 응용 프로그램에 이미 정해져있는 포트 번호를 이용하여, 전송 계층에서 응용프로그램을 구분 한다.
  
  

잘 알려진 포트(well known port)

이미 널리 알려진(Well-Known) 포트를 Well Known Port 이라고 하며 이는 서버 측에 각 용도별로 예약되어 동작되고 있고 클아이언트가 이 포트번호를 이용하여 접속한다.

주요 포트 번호 + 서비스 이름

• 1 : TCPMUX (TCP Port service multiplexer)
• 7 : ECHO (echo)
• 13 : DAYTIME (daytime)
• 20 : FTP - DATA (FTP의 데이터 전송)
• 21 : FTP(File Transfer Protocal) : "파일 전송 프로토콜" 로 서버와 클라이언트 사이의 파일 전송을 하기위한 프로토콜
• 22 : SSH(Secure Shell) : "시큐어 셀" 로 다른 사용자가 세션을 엿듣지 못하도록 세션을 감싸 보안 및 안정성을 높임.
• 23 : TELNET (터미널 에뮬레이션)
• 25 : SMTP (메일 메세지 전송 프로토콜)
• 53 : DNS (DNS 질의응답)-영문/한글 주소를 네트워크에서 찾아갈 수 있는 IP로 변환해 준다.
• 80 : HTTP (웹 전송)
• 123 : NTP (Network Time Protocol)
• 179 : BGP (BGP 라우팅 프로토콜)

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4. HTTP, URL

HTTP(HyperText Transfer Protocol)

웹 상에서 웹 서버 및 웹브라우저 상호 간의 데이터 전송을 위한 응용계층 프로토콜이다.

처음에는, WWW 상의 하이퍼텍스트 형태의 문서를 전달하는데 주로 이용 되었고
현재에는, 이미지,비디오,음성 등 거의 모든 형식의 데이터 전송이 가능하다.

특징

• 요청과 응답 구조

  • 동작 형태는 클라이언트 / 서버 로 동작한다.
    

• 메세지 교환 형태의 프로토콜

  • 클라이언트와 서버 간에 HTTP 메세지를 주고받으며 통신 [SMTP 전자메일 프로토콜과 유사하다.]

• 트랜잭션 중심의 비연결성 프로토콜

  • 종단간 연결이 없음 (Connectionless)
  • 이전의 상태를 유지하지 않음 (Stateless)
  • 참고 사이트 : https://victorydntmd.tistory.com/286?category=719464

• 전송 계층 프로토콜 : TCP, 포트 번호 : 80

HTTP 와 HTTPS의 차이❓

HTTPS의 S는 Secure약자 이다. 일반적으로 HTTP 프로토콜의 문제점은 서버로부터 브라우저로 전송되는 정보가 암호화 되지 않는다. 이 말은 쉽게 정보가 노출될 수 있다는 의미이다.

HTTPS 프로토콜은 SSL(보안 소켓 계층)을 사용함으로써 보안을 유지할 수 있게 되었다.

• SSL 이란?
  • SSL(Secure Sockets Layer)은 인터넷으로 전송된 데이터의 인증, 암호화, 암호 해독을 가능하게 하는 웹브라우저와 서버의 프로토콜.
  • SSL 인증서 서버를 사용자에게 인증하고 서버와 사용자 간 전송된 데이터를 암호화 할 수 있게 하는 서버 인증서를 의미한다.

URL(Uniform Resource Locator)

URL은 네트워크 상에서 자원이 어디 있는지를 알려주기 위한 규약이다.

즉, 컴퓨터 네트워크와 검색 메커니즘에서의 위치를 지정하는, 웹 리소스에 대한 참조를 의미한다.
다시말하면, URL은 자원에 목적지를 알려준다.

Url 구조

통신방법:[//[사용자ID:비밀번호@]주소[:포트번호]][/]경로[?질의][#프래그먼트]

• 통신방법
  • 사용할 프로토콜을 말하며, 리소스를 어떻게 요청, 접근할 것인지를 명시한다.
  • 웹에서 주로 HTTP프로토콜을 사용한다.
    • ftp, mailto(이메일), rtsp(스트리밍)과 같은 프로토콜을 사용할 수도 있다.
• 사용자 ID과 비밀번호
  • 어떤 서버들은 자신이 가지고 있는 데이터에 접근하기 위해서 사용자의 이름과 비밀번호를 요구합니다.
    • ex) ftp://victolee:12345@호스트/asd.xls
  • 만약 웹 서버에서 사용자이름과 비밀번호를 요구하는 URL 스킴을 사용함에도 클라이언트가 이를 명시하지 않고 URL에 접근한다면, 기본값으로 "사용자 이름 : anonumous , 비밀번호는 브라우저에서 제공하는 기본 값"을 따르게 된다.
• 주소와 포트
  • 서버에는 포트에 따라 소켓이 연결되어 있고, 포트 번호에 따라 다른 프로토콜이 사용될 수 있습니다.
  • HTTP 프로토콜에서 포트 번호를 명시하지 않으면, 80번 포트를 기본 값으로 가진다.
• 경로
  • 호스트에서 제공하는 자원의 경로를 의미합니다.
• 질의(추가정보)
  • Query String( 쿼리 스트링 )이라고도 합니다.
  • 클라이언트가 자원을 GET 방식으로 요청할 때, 필요한 데이터를 함께 넘겨 줄 목적으로 사용합니다.
  • ex) http://localhost:3000/index?id=3&page=1 와 같이 id값 & page값
• 프래그먼트
  • HTML에는 각각의 요소에 id 속성을 부여할 수 있는데요, URL에 프래그먼트를 전달하면 페이지가 해당 id가 있는 곳으로 스크롤이 이동한다.
  • #bottom 을 붙이는 경우 페이지의 가장 마지막으로 이동한다.

5. TCP/IP

TCP/IP란

데이터가 의도된 목적지에 닿을 수 있도록 보장해주는 통신 규약이다.

TCP와 IP 두가지의 프로토콜로 이루어져 있다.

TCP(Transmission Control Protocol)

두 호스트가 교환하는 데이터와 승인 메세지의 형식을 정의하여, 서버와 클라이언트간의 데이터를 신뢰성있게 전달하기 위해 만들어진 규약이다.

TCP 특징

• TCP는 데이터 패킷에 일련의 번호를 부여함으로써, 데이터 손실을 찾아내서 교정하고, 순서를 재조합하여 클라이언트에게 전달할 수 있게 해준다.
• TCP는 복잡해서 신뢰성이 높다는 장점이 있다.

정리 : 신뢰성이 있고 연결 지향적이다.

IP(Internet Protocol)

컴퓨터와 컴퓨터간에 데이터를 전송하기 위해서, 각 컴퓨터의 주소가 필요하다. Internet Protocol은 4바이트로 이루어진 컴퓨터의 주소이며, 192.168.9.255와 같이 3개의 마침표로 나뉘어진 숫자로 표시된다.

• IP 주소는 32비트로 구성되어 있는데 이걸 4등분 하여서 8비트 씩 4개로 쪼개었다.
• 8비트는 2^8승으로 0~255까지 수를 갖게 되고 , 우리가 흔히 아는 192.168.0.0와 같이 최대 255.255.255.255을 넘지 않는다.

• IP는 TCP와는 달리 데이터의 재조합이나 손실여부 확인이 불가능하며, 단지 데이터를 전달하는 역할만을 담당한다.
  • IP주소는 하드웨어 고유의 식별번호인 MAC주소와 다르게 임시적으로 다른 주체(통신사)에게 받는 주소이므로, 바뀔수 있다.

TCP/IP 특징

• IP기반에 TCP가 사용되어 TCP/IP라 한다.
• TCP가 데이터의 추적을, IP가 배달을 처리한다.
• 사용되는 곳
  • EMAIL(SMTP), HTTP, HTTPS, FTP, TELNET 등 우리에게 친숙한 인터넷 서비스의 대부분이 TCP/IP기반으로 동작한다.

6. UDP 와 TCP 차이

TCP,UDP란 전송 계층에서 사용하는 프로토콜로 목적지 장비까지 전송한 패킷을 상위의 특정 응용 프로토콜에게 전달하는 것에 목적을 가진 전송 방식을 의미한다.

UDP(User Datagram Protocol)

비연결형 서비스를 지원하는 전송계층 프로토콜로써, 인터넷상에서 서로 정보를 주고받을 때 정보를 보낸다는 신호나 받는다는 신호 절차를 거치지 않고,보내는 쪽에서 일방적으로 데이터를 전달하는 통신 프로토콜이다.

UDP 특징

• 데이터를 데이터그램 단위로 처리하는 프로토콜입니다.
  • 데이터그램 : 독립적인 관계를 지니는 패킷이라는 뜻
• 신뢰성이 낮은 프로토콜로써 완전성을 보증하지 않는다
• 가상회선을 굳이 확립할 필요가 없고 유연하며 효율적 응용의 데이터 전송에 사용
  • 일방적인 데이터 전달(중간에 신호절차를 거치지 않는다.)
  • 순서제어,흐름제어,오류제어등 없다고 생각하면 된다.
• 비연결접속상태 하에서 통신한다.
• 실시간 응용 및 멀티캐스팅 가능
  • 빠른 요청과 응답이 필요한 실시간 응용에 적합, 1:多에 적합하다.
• 헤더가 단순하다.
  • 헤더의 고정크기가 8바이트만 사용하여 헤더처리에 많은 시간을 쓰지 않는다.
    • [TCP는 헤더에 20바이트 사용]
• 신뢰성보다는 연속성이 중요한 서비스의 예를 들면 실시간 서비스(streaming)에 자주 사용됩니다.

TCP 와 UDP 차이점

정리 : TCP는 연속성보다 신뢰성있는 전송이 중요할 때에 사용하는 프로토콜이며,
UDP는 TCP보다 속도가 빠르며 네트워크 부하가 적다는 장점이 있지만, 신뢰성있는 데이터 전송을 보장하지는 않는다.

7. Telnet, SSH

Telnet

인터넷이나 로컬영역 네트워크 연결에 쓰이는 네트워크 프로토콜.

이 프로토콜을 사용하면 사용자가 원격 시스템에 로그인하고 가상 터미널을 사용하여 통신 할 수 있지만 인터넷과 같이 신뢰할 수없는 네트워크를 사용하는 경우에는 안전하지가 않다.

• Telnet은 일반 텍스트로 데이터를 교환하므로이 프로토콜을 사용하여 사용자 이름과 암호가 포함 된 기밀 데이터를 전송하는 데 적합하지가 않다.
  • 다른 사람이 이러한 텍스트를 쉽게 해킹할 수 있다.(보안에 취약)

SSH(Secure Shell)

SSH, Secure Shell은 인터넷 또는 네트워크 내에서 두 원격 호스트간에 보안 연결을 설정하는 데 사용되는 네트워크 프로토콜이다.

• SSH는 암호화 된 형식을 사용하여 컴퓨터간에 데이터를 전송하므로 이 암호화 된 메커니즘은 교환되는 데이터의 기밀성과 무결성을 제공한다.
  • 사용자 이름, 비밀번호등 기밀 데이터를 모두 암호화 된 형식으로 되어 있다.
  • 원격 로그인 시스템 및 원격 명령 실행이 가능하다. (보안에 강함)

공통점과 차이점

1. 공통점
   • 사용자가 원격 시스템에 로그인하여 명령을 실행할 수 있도록하는 네트워크 프로토콜.
   • 둘 다 터미널 에뮬레이터로 분류된다.
2. 차이점
   • 각 프로토콜의 보안 조치에 차이점이 있다.
   • Telnet은 보안 수준이 낮아 디버깅이나 테스트 용도에만 사용된다.
   • SSH는 높은 보안 성을 제공하기 때문에 원격 로그인 시스템 및 원격 명령 실행에 사용된다.

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8. DNS

DNS(Domain Name System)

호스트의 도메인 이름을 호스트의 네트워크 주소로 바꾸거나 그 반대의 변환을 수행하는 시스템이다.

DNS 동작 원리

1. 예시로 컴퓨터에서 크롬을 켜고 www.google.com 을 입력한다.
2. 컴퓨터는 컴퓨터 내부에 등록 되어 있는 DNS 서버로 www.google.com에 해당되는 IP 주소를 물어보고
3. DNS 서버는 해당 도메인(구글 주소)의 IP를 알려준다.
4. 컴퓨터는 이를 받아서 IP 주소에 해당하는 컴퓨터에 접속하게 되는 것이다.
   

실제 사용

• 사용자의 컴퓨터가 인터넷에 연결되면 DHCP란 기술을 사용해서 DNS 서버 주소가 등록된다.
  • 컴퓨터가 인터넷에 연결되면 사용하는 통신사(ISP, Internet Service Provider)인 SK 또는 KT 등에 의해 자동으로 통신사의 DNS 서버의 IP가 등록된다.
  • DNS서버를 들어간다면 누가 어느 사이트를 들어갔는지 모두 확인이 가능하다고 한다.

정리 : DNS서버는 도메인의 IP를 저장하고, 도메인의 IP를 알려준다.