네트워크란

컴퓨터 네트워크에서 여러 장치들이 서로 정보를 주고받을 수 있는 통신망.

인터넷: 네트워크끼리 연결한 네트워크.

컴퓨터 네트워크의 구성 요소

1. 노드
2. 간선(통신 링크)
3. 메세지

노드

종단 시스템, 호스트 / 메세지를 최초로 송신, 생성하는 대상
ex) 노트북, 휴대폰, 냉장고 ,,,

호스트: 메세지를 최초로 송신, 생성하는 대상 '주소' 를 통해 위치 특성

유니캐스트(1:1 통신), 브로드캐스트(공지사항과 같이 전송), 멀티캐스트(네트워크내 특정 그룹에게만 메세지 전송)

노드 > 서버 / 클라이언트
클라이언트: 요청을 보내는 호스트
서버: 응답을 보내는 호스트
cf) 한 호스트가 서버의 역할도 클라이언트의 역할도 할 수 있다.

(중간) 노드 : 네트워크 장비, 라우터, 스위치, 공유기.

간선(통신 링크)(통신 매체)

1. 유선 케이블(트위스티트 페어 케이블, 광케이블)
2. 무선(와이파이)

메세지

1. 주고받는 정보
2. 웹 페이지, 사진, 동영상 ....

네트워크를 범위에 따라 나누기

1. LAN: 비교적 근거리를 연결한 네트워크(사무실, 가정..)
2. WAN: 원거리를 연결한 네트워크(인터넷)
   WAN에 접속하기 위한 수단 : ISP(KT, LG U+, SK브로드밴드)에 의해 구축 > 사용료를 내는 것.

네트워크로 주고받는 정보

패킷 교환 네트워크

• 주고받는 정보를 패킷(packet) 단위로 주고받는 네트워크
• 패킷잉라나 패킷 교환 네트워크에서 주고받는 데이터 단위

패킷 교환기(패킷 스위치): 쪼개진 패킷을 어디로 전송해야 하는지 + 패킷에 손상이 없는지 확인

회선 교환 네트워크

• 정해진 회선(circuit)으로만 통신하는 네트워크
• 사전에 연결 수립 작업
• 다른 호스트는 도중에 끼어들 수 없음
• 장점: 전송률 보장 / 단점: 회선 이용률 저하 (ex) 전통적 전화망)

알고는 있었지만 개념이 헷갈렸던 부분들

패킷 구성 요소(소포)

• 헤더(header): 패킷에 붙일 부가 정보(주소와 같은 부가 정보)
• 페이로드(payload): 패킷에 보낼 정보(곰인형)
• 트레일러(trailer): 패킷 뒤에 붙일 부가 정보

프로토콜(protocol)

• 장비 간 정보를 주고받을 규칙이나 방법
• 호스트 간에 합의된 의사소통 규칙(언어)

헤더의 내용은 프로토콜의 영향을 받는다.
프로토콜이 달라지면 헤더의 내용이 달라질 수 있다.

ex) TCP(신뢰성 있는 전송 > 자세한 헤더), UDP(빠른 전송, 효율적인 전송 > 필수적인 헤더만)

네트워크 참조 모델

송수신 과정에서의 정형화된 단계
4계층 > 1계층 > 1계층 > 4계층

• 네트워크의 단계는 계층으로 표현할 수 있고 송신할때에는 높은 계층에서 낮은 계층으로, 수신 할때에는 낮은 계층에서 높은 계층으로

OSI 모델

• 물리 계층: 0과 1로 이루어진 비트를 주고받는 계층(하드웨어 간에서)
• 데이터링크 계층: 오류제어를 한다거나 주소를 식별, 충돌 방지
• 네트워크 계층: LAN 간의 통신 = IP
• 전송 계층: 송수신 과정에서 신뢰성 부여, port
• 세션 계층: 세션이라 하는 연결 관계를 유지하고 수립
• 표현 계층: 마치 번역가 처럼 인코딩, 압축
• 응용 계층: 어플리케이션이 동작하는 계층 , HTTP

OSI 모델 : 이론적인 참고
TCP/IP 모델: 실제적인 구현에 집중
그러므로 두 모델의 계층이 완전히 같다는 틀리다. 유사하다가 맞다

알고는 있었지만 개념이 헷갈렸던 부분들

캡슐화

송신 계층: 높은 계층에서 낮은 계층으로
수신 계층: 낮은 계층에서 높은 계층으로
계층마다 주로 사용되는 프로토콜의 종류가 달라진다 > 헤더의 내용도 달라진다(헤더의 내용이 많아진다) > 캡슐화를 사용

캡슐화란 상위 계층으로부터 내려받은 패킷을 페이로드로 삼아, 상위 계층으로부터 받은 정보에 프로토콜에 걸맞는 헤더(혹은 트레일러)를 덧 붙이는 것.

역캡슐화

캡슐화 과정에서 붙힌 헤더를 각 계층에서 제거하는 것.

PDU: 각 계층에서 캡슐화된 데이터

네트워크 계층에서의 PDU인 패킷은 IP 패킷이라고 불린다. 용어 혼동 방지를 위해서.

트래픽

• 특정 시간 동안 네트워크 내 정보 흐름
• 얼마나 많은 패킷들이 한 순간 몰리는가
• "트래픽이 몰린다" > 과부화/오버헤드
• "트래픽을 분산한다"

전송속도

네트워크 장비나 케이블에서 많이 나오는 용어

• bps
• Mbps
• Gbps
• 기대 가능한 속도

처리율(Throughput)

전송속도보다 좀 더 현실적인 지표
단위 시간 동안 네트워크를 통해 전송되는 데이터 양

대역폭(bandwidth)

• 네트워크 트래픽을 수용할 수 있는 용량
• 송수신 가능한 최대 데이터 양
• "전송 매체의 두깨"

알고는 있었지만 개념이 헷갈렸던 부분들

패킷 손실(packet loss)

• 얼마나 많은 패킷이 송수신 과정에서 손실되었는가
• 보통 백분율로 표기

네트워크 엑세스 계층(물리 계층, 데이터링크 계층)

이더넷이란

유선 LAN환경에서 가장 대중적으로 사용되는 기술
WAN > 인터넷
LAN > 이더넷

물리 계층, 데이터 링크 계층(네트워크 엑세스 계층) 스펙/ 프로토콜 정의

이더넷 기술

• 물리 계층: '이더넷으로 통신이 가능한 케이블'
• 데이터 링크: '이더넷 프레임'
• 현재까지도 발전 중인 기술
• 이더넷 국제 표준: IEEE 802.3
• 이더넷 표준 규격이 달라지면 케이블, 전송 속도 등이 달라질 수 있다
• 이더넷 케이블을 지칭할 때: '전송속도''BASE'-'추가특성'
• 추가특성: 전송 매체의 종류

아무리 빠른 컴퓨터가 있어도 케이블이 느리면 느리다.!!

이더넷 프레임

이더넷 네트워크에서 주고받는 데이터 형식

• 프리앰블: 이더넷 프레임의 시작을 알리는 비트열, 송수신간의 동기화.
• 목적지/송신지 MAC 주소: 물리적 주소, 네트워크 장치(NIC)마다 할당된 고유한 주소, 네트워크 세상의 주민등록 번호
• 이더타입/길이 : 1536 이상일 경우: 이더타입(이 프레임이 무엇을 캡슐화했는지), 1500 이하일 경우: 프레임 크기
• 페이로드: 운반할 데이터
• FCS: 오류 검출을 위한 CRC 값이 명시되는 필드; CRC 값이 다르면 폐기

**NIC(네트워크 인터페이스): 네트워크에 연결하기 위한 하드웨어. 연결 매체를 통해 받은 신호를 컴퓨터에게 전달

• 연결 매체와 호스트 연결(LAN에 접속하기 위한 하드웨어)

• 프레임 판단, 폐기

• 속도

  허브와 CSMA/CD, 반이중(Half duplex)과 전이중(full-duplex)

  알고는 있었지만 개념이 헷갈렸던 부분들

  허브

• 물리 계층의 장비

• MAC 주소를 사용하지 않는다.(MAC 주소는 데이터 링크 계층 개념)

• 호스트를 연결할 수 있는 포트

• 주소 개념이 없기 때문에 모든 포트로 정보를 내보냄(멀티탭 느낌)

• 반이중 통신(송신 혹은 수신이 한 번에 한 번만 이루어지는 통신(무전기) > 동시에 허브로 데이터를 전송할 경우 충돌(collision)이 발생, 충돌이 발생하는 범위: 콜리젼 도메인

  

  전이중 통신: 송신과 수신이 동시에 이루어지는 통신(전화)

  CSMA/CD

  반이중 이더넷의 충돌을 해결하기 위한 것.

1. CS: Carrier Sense: 캐리어(반송파) 감지: 메세지 전송 전 현재 전송 중인 메세지가 있는지 확인

2. MA: Multiple Access: 다중 접근: 두 개 이상의 호스트가 동시에 네트워크에 접근(충돌 발생)

3. CD: Collision Detection: 충돌 감지: 잼 신호를 보낸 뒤 임의의 시간 동안 대기 후 재전송

   허브의 특성 정리

• 전달 받은 신호를 모든 포트로 내보냄

• 연결된 모든 호스트가 충돌 도메인

• 반이중 모드로 통신

  전달받은 신호를 목적지 포트로만 내보내고, 전이중 모드로 통신하는 데이터링크 계층의 네트워크 장비?

  스위치!!

  스위치와 VLAN

  스위치

• 전달 받은 신호를 목적지 포트로만 내보내고

• 목적지 호스트가 연결된 곳만 충돌 도메인에 속해 있으며

• 전이중 모드로 통신하는 > CSMA/CD 필요 없다

• 데이터 링크 계층의 장비 > MAC주소 활용 가능

  MAC 주소 학습 기능

• 포트에 연결된 호스트와 MAC 주소의 관계를 기억하는 스위치 기능

• MAC 주소 테이블(포트와 그와 연결된 MAC 주소 저장된 테이블)

  학습과정

1. 플러딩: 허브와 같이 모든 포트에 프레임 전송(각 포트의 MAC 주소 학습)

2. 포워딩과 필터링: 어떤 포트로 내보낼지 않을지 결정

3. 에이징: 특정 시간이 지나면 MAC 주소 테이블 항목 삭제

   VLAN이란(Virtual LAN)

• 스위치 기능
• 가상의 LAN
• 물리적 위치에 관계 없이 특정 LAN에 속할 수 있음
• 포트 기반 VLAN(정적 VLAN)
• MAC 주소 기반 VLAN(동적 VLAN)