[네트워크] 기초 정리

네트워크란?

컴퓨터 네트워크는 두 대 이상의 장치가 서로 연결되어 정보를 주고받는 통신망
컴퓨터, 스마트폰, 서버 등이 물리적 또는 무선으로 연결되어 데이터를 주고받음

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네트워크의 거시적 이해 (구조 + 분류)

네트워크 구조: 그래프

출처 : https://hongong.hanbit.co.kr/network-%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC%EC%9D%98-%EA%B8%B0%EB%B3%B8-%EA%B5%AC%EC%A1%B0%ED%98%B8%EC%8A%A4%ED%8A%B8-%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EC%9E%A5%EB%B9%84-%ED%86%B5%EC%8B%A0/

• 노드 (Node) = 장치 (컴퓨터, 스마트폰 등)
  • 호스트 (Host)
    : 가장자리 노드
    : 데이터를 최초 생성 또는 최종 수신
    : 예: 스마트폰, 노트북, 서버, 스마트워치, IoT 냉장고, TV
  • 중간 노드 (중간 장비):
    : 공유기(Router), 스위치(Switch) 등
    : 데이터 전달과 중계 역할
• 간선 (Edge) = 연결 매체 (케이블, 전파 등)
  • 유선: 이더넷, 광케이블
  • 무선: Wi-Fi, 블루투스, 5G

네트워크 분류 기준

① 범위에 따른 분류

분류	설명	예시
LAN (Local Area Network)	한정된 공간의 네트워크	가정, 학교, 사무실
WAN (Wide Area Network)	LAN을 연결하는 광역망	KT, SKB 등 ISP 운영

ISP (Internet Service Provider): 인터넷 서비스 제공자

② 메시지 교환 방식에 따른 분류

방식	설명	특징
회선 교환	통신 전 회선을 먼저 연결	예: 전통 전화망 비효율 발생 가능
패킷 교환	메시지를 패킷으로 쪼개 송수신	오늘날 인터넷의 기본 방식

패킷이란?

• 네트워크에서 데이터를 작게 나눈 전송 단위
• 오늘날 인터넷은 대부분 패킷 교환 방식을 사용

패킷 구조

1. Header (헤더) : 출발지/도착지 주소, 순서, 제어 정보 등
2. Payload (페이로드) : 실제 전송할 데이터 내용물
3. Trailer (트레일러) (일부 계층에서만) : 오류 검출 등의 부가 정보

특징

• 각 패킷은 독립적으로 전송되며,
• 다른 경로로 가더라도 수신 측에서 재조합
• 효율적이나 패킷 손실, 순서 변경 가능성 있음
  → TCP는 재전송/재조합 등으로 신뢰성 보장

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네트워크의 미시적 구조 (송수신 과정)

프로토콜 (Protocol)

• 네트워크에서 정보를 주고받기 위해 정해진 규칙과 절차(=언어)
• 송신자, 수신자, 중간 장비가 모두 같은 규칙을 알아야 통신 가능

대표적인 프로토콜

프로토콜	계층	특징	사용 예
HTTP (HyperText Transfer Protocol)	응용 계층	웹 상의 텍스트/이미지 등 자원을 전송	웹사이트 접속
HTTPS (HTTP Secure)	응용 계층	HTTP + TLS 암호화 → 보안 전송	온라인 쇼핑, 로그인
FTP (File Transfer Protocol)	응용 계층	파일 업/다운로드용 프로토콜 TCP 기반, 21번 포트 사용	서버에 파일 전송
SMTP/IMAP/POP3	응용 계층	이메일 전송/수신 관련 프로토콜들	메일 서비스 (Gmail 등)
TCP (Transmission Control Protocol)	전송 계층	연결 지향형, 신뢰성 보장 (순서 보장, 재전송)	대부분의 안정적 통신 (웹, 메일 등)
UDP (User Datagram Protocol)	전송 계층	비연결형, 빠르지만 신뢰성 없음 (순서 보장X, 손실 가능)	실시간 스트리밍, 게임
IP (Internet Protocol)	네트워크 계층	IP 주소 기반 패킷의 목적지 지정	모든 인터넷 통신의 기본
ICMP (Internet Control Message Protocol)	네트워크 계층	오류 보고, 상태 확인 (ping 명령어에 사용)	네트워크 진단

네트워크 참조 모델 (Reference Model)

출처 : https://westahn.com/osi-7-%EA%B3%84%EC%B8%B5%EC%9D%B4%EB%9E%80/

모델	계층 수	목적	실무 활용도
OSI 7계층	7개	네트워크 통신을 이론적으로 분리	이론 중심, 개념 정립용
TCP/IP 4계층	4개	실제 인터넷 통신에 사용	실무 중심, 구현 모델

둘은 계층 수만 다를 뿐, 대부분 역할이 매핑됨
OSI로 개념을 익히고, TCP/IP로 구현을 이해하면 됨

OSI 7계층

계층 (상위 → 하위)	역할	대표 프로토콜/장비
7. 응용 계층 (Application)	사용자 인터페이스, 애플리케이션	HTTP, FTP, SMTP, DNS
6. 표현 계층 (Presentation)	데이터 형식 변환, 암호화/복호화	JPEG, MPEG, SSL/TLS
5. 세션 계층 (Session)	통신 세션 생성/유지/종료	NetBIOS, RPC
4. 전송 계층 (Transport)	송수신자 간 연결 및 데이터 전달 보장	TCP, UDP
3. 네트워크 계층 (Network)	주소 지정, 라우팅	IP, ICMP, ARP
2. 데이터 링크 계층 (Data Link)	물리적 주소(MAC), 오류 감지/수정	Ethernet, 스위치
1. 물리 계층 (Physical)	비트 전송, 하드웨어 연결	케이블, 허브, 전압

위로 갈수록 "사용자 가까움", 아래로 갈수록 "하드웨어 가까움"

TCP/IP 4계층

계층	OSI 매핑	역할	주요 프로토콜
4. 응용 계층	7,6,5계층 통합	사용자 응용 및 데이터 형식	HTTP, FTP, DNS, SMTP
3. 전송 계층	4계층	통신 양 끝단의 데이터 전송	TCP, UDP
2. 인터넷 계층	3계층	라우팅, IP 주소 기반 전송	IP, ICMP, ARP
1. 네트워크 액세스 계층	2,1계층	물리 전송 및 MAC 제어	Ethernet, Wi-Fi 등

실제 네트워크 장비 및 소프트웨어 구현은 대부분 TCP/IP 4계층 기반

출처 : https://amber-chaeeunk.tistory.com/130

캡슐화 (Encapsulation)

• 데이터를 계층적으로 포장
• 각 계층마다 헤더/트레일러가 추가

상자 안에 상자를 담는 과정
최종 전송되는 데이터 = 최하위 계층까지 헤더가 덧붙여진 형태

역캡슐화 (Decapsulation)

• 수신자는 각 계층의 헤더를 제거하며 위로 전달
• 최종적으로 사용자가 보낸 원본 데이터 수신

PDU (Protocol Data Unit)

계층	PDU 이름
응용~세션 계층	데이터
전송 계층	세그먼트 (TCP), 데이터그램 (UDP)
네트워크 계층	IP 패킷
데이터 링크 계층	프레임
물리 계층	비트/신호

"패킷"은 일반적 의미 vs. 기술적 용어 구분 필요 (→ "IP 패킷")

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트래픽과 성능 지표

트래픽 (Traffic)

• 네트워크를 흐르는 데이터량
• 보통 노드 단위로 측정
• 트래픽 초과 시 → 과부하 → 성능 저하

성능 지표

지표	설명	단위
처리율 (Throughput)	실제 전송된 정보량 (단위 시간당)	Mbps, Gbps, PPS(Packets Per Second)
대역폭 (Bandwidth)	송수신 가능한 최대 정보량	Mbps, Gbps
패킷 손실률 (Packet Loss)	손실된 패킷 수	%, 개수