💻 네트워크 기초

최근에는 부트캠프를 수료하고 실제로 코딩하는 것보다 컴퓨터 공학에 대한 기본지식을 쌓아야겠다고 생각한 계기가 있었습니다. 웹 개발, 특히 프론트엔드 개발자로서 네트워크 지식은 반드시 필요하다고 생각했습니다. 그러한 이유로 K-mooc에서 제공하는 네트워크 강의를 찾게 되었고, 이를 정리하는 블로그를 작성하게 되었습니다.

네트워크란 무엇인지에 대해 이해하며, 구성하는 요소들과 어떤 네트워크가 좋은 네트워크인지 판단하는 평가 기준에 대해 알아봅니다. 그리고 네트워크의 구조인 토폴로지에 대해 학습합니다.

01 네트워크의 개념

네트워크 구성요소와 토폴로지에 대한 내용을 이해하고 규모에 따른 네트워크 분류기준을 다룬다. 계층구조에 대한 개념 이해를 통해 각 계층별 기능과 표준 프로토콜의 필요성을 이해한다.

네트워크 개요

네트워크 모델과 표준 프로토콜

네트워크의 구성요소

네트워크는 노드(Node)라고 불리는 장치들이 통신링크로 연결된 집합체를 의미

• 장치: PC, 서버(Server), 라우터(Router), 스위치(Switch)
• 링크: 유선, 무선

좋은 네트워크의 조건

성능

• 처리량과 지연시간의 측면에서 측정 가능
• 처리량(throughput): 링크를 통해 전달되는 단위시간당의 데이터의 양
• 지연시간(delay): 경유시간, 응답시간, 왕복시간
  - 경유시간: 현 장치에서 다른 장치로 데이터가 전달 되는데 걸리는 시간
  - 응답시간: 요청과 응답에 소요되는 시간
  - 왕복시간(RTT: Round Trip Time): 출발지에서 목적지까지 왕복하는데 걸리는 시간

신뢰성(Reliablilty)

장애빈도, 장애 발생 후 회복 시간, 재난에 대한 견고성 등으로 측정 가능

보안성(Security)

불법적인 침입이나 정보유출에 대한 보안 확보

링크의 연결 형태

• 링크는 데이터를 한 장치에서 다른 장치로 전달하는 통신 경로
• 연결 형태는 일대일(Point-to-point) 연결, 멀티 포인트(Multipoint 또는 Multidrop) 연결로 나뉨

네트워크 구조

네트워크 토폴로지(Topology)

네트워크의 구성요소인 장치와 링크가 어떻게 배치되어 있는가를 의미

Topology

• 그물 형(Mesh)
  각 장치가 일대일로 연결되어 서로가 일대일 통신하는 형태
• 스타 형(Star)
  각 장치가 중앙의 장치에 일대일 연결되어 통신하는 형태
  ex) Router
• 버스 형(Bus)
  하나의 케이블에 여러 장치들이 연결되어 각 신호가 전체에 전달되는 형태
• 링 형(Ring)
  장치들이 링 형태로 서로 연결되어 데이터가 링을 따라 한쪽 방향으로 전달

실제 네트워크 토폴로지

• 4가지 네트워크 토폴로지가 하나의 기관이나 기업에서 모두 사용 가능

네트워크 분류

• 크기, 소유권, 구조 등에 의해서 분류
• 일반적으로 LAN, MAN, WAN으로 구분
  - Local Area Network(LAN)
  보통 한 사무실, 건물, 캠퍼스 등에서 장치들이 서로 연결되며, 개인적으로 소유 가능
  - Metropolitan-Area Netwrok(MAN)
  도시 정도의 크기를 포함하는 규모
  - Wide Area Network(WAN)
  지역적으로는 넓은 범위에서 데이터를 전송하기 위해 구성
  여러 네트워크가 연결되는 경우를 인터넷
  즉, 인터넷은 네트워크가 서로 연결된 전체 네트워크

계층화의 개념

• 복잡한 작업을 여러개의 작고 단순한 작업들로 쪼갠다
• 각 작업을 모듈화할 수 있다. (다른 계층을 생각하지 않고 구현)
• 입력과 출력의 형태만 정의하고 내부는 Black Box로 구현 가능하다
• 같은 입력에 같은 출력을 제공할 수 있다 (시스템 호환 → 표준화)
• 소프트웨어 구현과 크게 다르지 않다. (계층화는 곧 모듈화이다!)

TCP/IP 모델

• 인터넷 모델이라고도 함
• Application
• Transport
• Network
• Data link (네트워크 접근 계층)
• Physical (네트워크 접근 계층)

물리계층의 기능

• 장치 연결 부분의 물리적인 특성을 명시
• 비트의 전기적 혹은 광학적 표현
• 데이터 속도, 비트의 동기화, 토폴로지, 전송 모드, 선로 등에 관한 사항

데이터링크 계층의 기능

• 프레임화, 송수신 주소 명시, 흐름 제어, 에러 제어, 접근 제어 등
  - 에러 제어: 비트에 대한 에러 검출과 복구
  - 흐름 제어: 수신 측과 송신 측의 데이터처리 속도 차이를 해결
  - 접근 제어: 여러 장치들이 동일한 링크를 공유할 때 충돌이 발생하지 않도록 조정

네트워크 계층의 기능

• 초기 송신지에서 최종 수신지로 데이터를 전달하는 계층으로 송수신 주소를 명시하고 라우팅을 수행
  라우팅: 패킷을 최종 목적지로 경로 설정

수송 계층의 기능

• 프로세스에서 프로세스로 데이터를 전달
  - cf) 호스트에서 호스트로 전달하는 것은 네트워크 계층
• 송신지에서 보낸 전체 메시지가 온전하게 최종 목적지로 전달
• 특정 프로세스에 대한 주소 지정, 메시지를 세그먼트 단위로 분할 및 조립, 연결 제어, 종단간 흐름 제어, 종단간 에러 제어를 수행
• 연결 제어: 연결형(Connection-oriented)과 비연결형(Connectionless)에 대한 관리

응용 계층의 기능

• 파일을 송수신하는 FTP, 원격지 접속을 하는 Telnet
• FTP: File Transfer Protocol
  - 전자우편을 주고받는 SMTP, 하이퍼텍스트를 지원하는 HTTP 등 다양한 네트워크 서비스가 존재
• SMTP: Simple Mail Transfer Protocol
• HTTP: HyperText Transfer Protocol

표준 프로토콜

• 프로토콜이란 데이터를 주고받는데 이용되는 규칙의 집합
• 표준화 기구로 ISO, ITU-T, ANSI, IEEE, EIA 등이 존재
• 표준 프로토콜은 합의된 규칙으로 De facto 표준과 De jure 표준으로 구분
  - De jure 표준은 표준화를 제정하는 기구가 공식적으로 표준으로 사용할 것으로 규정한 것
  - De facto 표준은 사실상 표준으로 이미 많이 이용되고 있어서 표준으로 채택된 것