네트워크
💡 네트워크란?
노드(node)와링크(link)가 서로 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 집합- 노드 : 네트워크 장치
- 서버, 라우터, 스위치 등등
- 링크 : 유선 또는 무선
- 노드 : 네트워크 장치
💡 인터넷 프로토콜 스위트 (Internet Protocol Suite) 란?
인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정보를 주고받는 데 쓰이는 프로토콜의 집합
- TCP/IP 4계층 모델 혹은 OSI 7계층 모델로 설명됨
계층 구조
계층들은 특정 계층이 변경되었을 때 다른 계층이 영향을 받지 않도록 설계됨
👉 TCP/IP 4계층 주요 대표 스택
| 계층 | 프토토콜 |
|---|---|
| 애플리케이션 계층 | FTP / HTTP / SSH / SMPT / DNS |
| 전송 계층 | TCP / UDP / QUIC |
| 인터넷 계층 | IP / ARP / ICMP |
| 링크 계층 | 이더넷 |
애플리케이션 계층
💡 애플리케이션 계층 (application layer) 이란?
응용 프로그램이 사용되는 프로토콜 계층이며 웹 서비스, 이메일 등 서비스를 실직적으로 사람들에게 제공하는 계층
👉 주요 프로토콜
FTP
- 장치와 장치 간의 파일을 전송하는 데 사용되는 표준 통신 프로토콜
SSH
- 보안되지 않은 네트워크에서 네트워크 서비스를 안전하게 운영하기 위함 암호화 네트워크 프로토콜
HTTP
- WWW을 위한 데이터 통신의 기초이자 웹 사이트를 이용하는 데 쓰는 프로토콜
STMP
- 전자 메일 전송을 위한 인터넷 표준 통신 프로토콜
DNS
- 도메인 이름과 IP주소를 매핑해주는 서버
전송 계층
💡 전송 계층 (transport layer) 이란?
송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공하며 연결 지향 데이터 스트림 지원, 신뢰성, 흐름 제어를 제공
👉 애플리케이션과 인터넷 계층 사이의 데이터가 전달될 때 중계 역할
TCP
TCP는 패킷 사이의 순서를 보장하고 연결지향 프로토콜을 사용
👉 신뢰성을 구축하여 수신여부 확인, '가상회선 패킷 교환방식' 사용
가상회선 패킷 교환 방식: 각 패킷에는 가상회선 식별자가 포함되며 모든 패킷을 전송하면 가상회선이 해제되고 패킷들은 전송된 '순서대로' 도착함
⭐️ TCP는 연결을 성립할 때 신뢰성을 확보하기 위해 3-way handshake 라는 작업을 진행함
- SYN 단계 : 클라이언트는 서버에
클라의 ISN을 담아SYN을 보냄 - SYN + ACK 단계 : 서버는 클라에
서버의 ISN을 보내며, 승인번호로클라의 ISN+1을 보냄 - ACK 단계 : 클라는 승인번호로
서버의 ISN+1를 담은ACK을 서버로 보냄
⭐️ TCP는 연결을 해제할 때 신뢰성을 확보하기 위해 4-way handshake 라는 작업을 진행함
- 1번 단계 : 클라가 연결을 닫으려고 할 때
FIN으로 설정된 세그먼트를 보냄 - 2번 단계 : 서버는 클라로
ACK승인 세그먼트를 보내고 대기 상태에 들어감 - 3번 단계 : 서버는 일정 시간 이후에 클라에
FIN세그먼트를 보냄 - 4번 단계 : 클라는
TIME_WAIT상태가 되고 다시 서버로ACK을 보낸 후 어느 정도의 시간을 대기하고 연결이 닫히고 모든 자원의 연결에 해제됨
TIME_WAIT으로 일정 시간 뒤에 닫는 이유는?
- 지연 패킷이 발생할 경우를 대비
- 데이터 무결성 문제 대비
- 두 장치가 연결이 닫혔는지 확인
- 서버가
LAST_ACK상태에 머물러있지 않게 하기 위함
UDP
UDP는 순서를 보장하지 않고 수신 여부를 확인하지 않음
👉 단순히 데이터만 주는 '데이터그램 패킷 교환 방식' 사용
데이터그램 패킷 교환 방식: 패킷이 독립적으로 이동하며 최적의 경로를 선택하여감
- 하나의 메시지로부터 분할된 여러 패킷은 다른 경로로 전송될 수 있음
- 도착한 순서가 다를 수 있음
인터넷 계층
💡 인터넷 계층 (internet layer) 이란?
장치로부터 받은 네트워크 패킷을 IP 주소로 지정된 목적지로 전송하기 위해 사용되는 계층
👉 수신 여부를 보장하지 않는 비연결형적인 특징
- 주요 프로토콜 :
IP,ARP,ICMP - 패킷을 수신해야 할 상대의 주소를 지정하여 데이터 전달
링크 계층
💡 링크 계층 (link layer) 이란?
전선, 광섬유, 무선 등으로 실질적으로 데이터를 전달하며 장치 간에 신호를 주고받는 '규칙'을 정하는 계층
👉 물리 계층과 데이터 링크 계층으로 나누기도 함
- 물리 계층 : 무선 LAN과 유선 LAN을 통해 0과 1로 이루어진 데이터를 보내는 계층
- 데이터 링크 계층 :
이더넷 프레임을 통해 에러 확인, 흐름 제어, 접근 제어를 담당하는 계층
유선 LAN
유선 LAN을 이루는 이더넷은 IEEE802.3 프로토콜을 따르며 전이중화 통신 사용
전이중화(full duplex)통신 : 양쪽 장치가 동시에 송수신할 수 있는 방식
참고 : 이전에는반이중화 통신중 하나인CSMA/CD사용
-> 데이터를 보낸 이후 충돌이 발생하면 일정 시간 이후 재전송
⭐️ 유선 LAN을 이루는 케이블
트위스트 페어 케이블광섬유 케이블: 레이저를 이용해서 통신- 장거리 및 고속 통신 가능
무선 LAN
무선 LAN은 수신과 송신에 같은 채널을 사용하므로 반이중화 통신을 사용
👉 주로 5GHz 대역 사용 - 싱대적으로 깨끗한 전파 환경 구축 가능
반이중화(half duplex)통신 : 양쪽 장치는 서로 통신할 수 있지만 동시에는 통신할 수 없고 한 방향만 가능
-> 충돌 방지 시스템 필요
🔗 CSMA/CA
반이중화 통신 중 하나로 장치에서 데이터를 보내기 전에 캐리어 감지 등으로 사전에 가능한 한 충돌을 방지하는 방식
- 데이터를 송신하기 전에 무선 매체를 살핌
- 캐리어 감지 : 회선이 비어 있는지는 판단
IFS(Inter FrameSpace): 랜덤 값을 기반으로 정해진 시간만큼 기다림- 만약 사용 중이면, 점차 그 간격을 늘려가며 기다림
- 데이터 송신
🔗 와이파이(wifi)
전자기기들이 무선 LAN 신호에 연결할 수 있게 하는 기술로, 무선 접속 장치(AP, Access Point)가 필요
👉 유선 LAN에 흐르는 신호를 무선 LAN 신호로 바꿔줌
🔗 BSS & ESS
BSS(Basic Service Set) : 기본 서비스 집합으로, 동일 BSS 내에 있는 AP들과 장치들이 서로 통신이 가능한 구조
👉 근거리 무선 통신, 다른 곳으로 자유롭게 이동하며 네트워크 접속하는 것이 불가
ESS(Extended Service Set) : 하나 이상의 연결된 BSS 그룹
👉 장거리 무선 통신, BSS보다 더 많은 가용성과 이동성 지원
MAC 주소: 각 장치의 네트워크에 연결하기 위한 장치(LAN 카드)를 구별하기 위한 식별번호
👉 6바이트(48비트)로 구성
계층 간 데이터 송수신
⭐️ 애플리케이션 계층에서 전송 계층으로 호스트가 보내는 요청(request) 값들이 캡슐화 과정을 거쳐 전달되고, 다시 링크 계층을 통해 해당 서버와 통신을 하고, 해당 서버의 링크 계층으로부터 애플리케이션까지 비캡슐화 과정을 거쳐 데이터가 전송됨
캡슐화 과정 : 상위 계층의 헤더와 데이터를 하위 계층의 데이터 부분에 포함시키고 해당 계층의 헤더를 삽입하는 과정
비캡슐화 과정 : 하위 계층에서 상위 계층으로 가며 각 계층의 헤더 부분을 제거하는 과정
PDU
💡 PDU (Protocol Data Unit) 이란?
네트워크의 어떠한 계층에서 계층으로 데이터가 전달될 때 한 덩어리의 단위
헤더: 제어 관련 정보들 포함페이로드: 데이터를 의미
⭐️ 각 계층마다 PDU를 부르는 명칭이 다름
- 애플리케이션 계층 : 메시지
- 전송 계층 : 세그먼트(TCP), 데이터그램(UDP)
- 인터넷 계층 : 패킷
- 링크 계층 : 프레임(데이터 링크 계층), 비트(물리 계층)
