컴퓨터 네트워크
: 여러 대의 컴퓨터와 기타 장치들이 연결되어 데이터 전달과 자원 공유를 할 수 있는 시스템
- LAN(Local Area Network)처럼 가까운 거리에서 연결된 소규모 네트워크부터 WAN(Wide Area Network)처럼 멀리 떨어진 지역이나 전 세계를 연결하는 대규모 네트워크까지 유형이 다양합니다.
컴퓨터 네트워크에서의 데이터 전송 방식
: 대표적으로 패킷 교환 방식, 회선 교환 방식이 있습니다.
패킷 교환 방식
- 방식 : 데이터를 여러 개의 작은 패킷으로 나누어 전송하는 방식. 각 패킷에는 데이터 조각, 목적지 주소가 포함되어 있습니다.
- 특징 : 패킷은 다양한 경로를 통해 전달될 수 있고, 수신 측에서 패킷이 조립됩니다. 또한 네트워크 자원을 효율적으로 사용할 수 있습니다.
패킷 : 데이터를 작게 분할한 단위. 패킷에는 데이터 조각, 목적지 주소가 포함되어 있습니다.
회선 교환 방식
- 방식 : 송신지와 수신지 사이에 하나의 전용 경로(회선)을 설정하여, 회선이 연결되어 있을 때만 데이터를 전송합니다.
- 특징 : 회선이 연결되어 있을 때만 데이터 전송이 이루어집니다.
프로토콜
: 네트워크 상에서 데이터를 주고받을 때의 규칙
- 프로토콜을 통해 데이터 전송 방법, 오류 처리, 패킷 구조 등이 정해집니다.
- 대표적인 프로토콜 중 하나인 HTTP는 클라이언트와 서버 사이에서 요청과 응답 방식을 결정합니다. TCP/IP는 데이터를 작은 패킷으로 나누어 목적지까지 안전하게 전송하며 인터넷 프로토콜 중 가장 많이 사용하는 프로토콜입니다.
TCP/IP
: 인터넷과 대부분의 네트워크에서 데이터를 전송하기 위해 사용되는 표준 통신 프로토콜
각기 다른 네트워크 장치들이 데이터 송수신을 할 때, 동일한 규칙을 제공하여 원활한 네트워크 통신을 가능하게 해줍니다.
TCP/IP 4계층
TCP/IP는 4개의 독립된 계층 구조로 이루어져 있습니다.
4계층(응용 계층)
- 사용자와 직접 상호작용하는 어플리케이션들이 데이터를 처리하는 계층
- HTTP, FTP, SMTP가 4계층에 속합니다.
3계층 (전송 계층)
- 데이터 전송 방식을 설정하는 계층
- TCP, UDP가 3계층에 속합니다.
2계층 (인터넷 계층)
- 라우팅 역할을 하며 패킷을 목적지 IP 주소로 전송하는 역할을 합니다.
- IP 프로토콜이 2계층에 속합니다.
1계층 (네트워크 인터페이스 계층)
- 물리적 네트워크를 통해 실제 데이터가 전달되는 계층
- 이더넷, 와이파이가 1계층에 속합니다.
TCP (Transmission Control Protocol, 전송 제어 프로토콜)
: 연결 지향적이며, 데이터 패킷의 순서를 보장하고 손실된 패킷을 재전송하는 등 신뢰성을 보장합니다.
IP (Internet Protocol, 인터넷 프로토콜)
: 패킷을 빠르게 보내기 위한 통신 방식
- 데이터 패킷에 발신지와 목적지 주소를 부여하고 목적지로 라우팅합니다.
TCP/IP의 특징
- 패킷 교환 방식 : 데이터를 작은 패킷으로 나누어 전송하며 목적지에서 다시 조립됩니다. 이를 통해 네트워크 자원을 효율적으로 사용할 수 있습니다.
- 독립된 계층 구조 : TCP/IP는 4개의 독립된 계층 구조로 이루어져 있어, 특정 계층을 변경해도 다른 계층에 영향을 미치지 않습니다.
OSI 7 Layer (OSI 7 계층 모델)
: 네트워크 통신을 7개의 계층으로 나누어, 각 계층이 특정한 역할을 수행하도록 정의한 표준 모델
7계층 (응용 계층)
- 최종 사용자와 네트워크 간의 상호작용을 담당하며, 사용자가 직접 접하는 어플리케이션과 관련된 기능을 제공합니다.
- 웹 브라우징, 이메일, 파일 전송 등 사용자가 접근하는 네트워크 서비스가 포함됩니다.
- HTTP. FTP 등
6계층 (표현 계층)
- 데이터를 사용자와 시스템이 이해할 수 있는 형식으로 변환하는 역할을 합니다.
- 데이터 암호화, 압축, 인코딩, 디코딩 등을 수행하며 데이터의 호환성을 보장합니다.
5계층 (세션 계층)
- 장치간의 세션(통신 연결)을 설정, 유지, 종료하는 역할을 합니다.
- 데이터 전송이 중단되었을 때 재연결을 지원하거나, 데이터 송수신의 시작과 끝을 관리합니다.
4계층 (전송 계층)
- 데이터의 신뢰성을 보장하고, 전송 속도와 순서를 관리하여 데이터를 효율적으로 전송합니다.
- 연결 설정과 오류 검사를 통해 안정적인 데이터 전송을 보장하며, 포트 번호를 사용해 데이터의 송수신 대장 어플리케이션을 구분합니다.
- TCP, UDP
3계층 (네트워크 계층)
- 데이터를 목적지까지 전달하기 위해 라우팅을 수행하며, 최적의 경로를 찾아 데이터를 전송합니다.
- IP 주소를 사용하여 장치 간의 통신을 가능하게 하고, 경로를 결정해 패킷을 전달합니다.
- IP, ICMP 등
2계층 (데이터 링크 계층)
- 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 감지하고 수정하며, 데이터를 프레임 단위로 나누어 전송합니다.
- MAC 주소를 기반으로 장치 간의 직접적인 통신을 관리합니다.
- 이더넷, 와이파이 등
1계층 (물리 계층)
- 실제 데이터를 전기 신호, 빛 신호 등으로 변환하여 물리적 매체(케이블, 무선 등)를 통해 전달하는 역할을 합니다.
- 전송 속도와 전압, 케이블 규격 등을 정의합니다.
- 케이블, 리피터, 허브 등
OSI 7계층 모델의 데이터의 송수신 흐름
: 양쪽에서 계층별로 데이터를 처리하여 신뢰성 있는 데이터 통신을 가능하게 합니다.
데이터 송신
- 높은 계층(7계층)에서 낮은 계층(1계층)으로 전달
- 송신 측에서 데이터는 응용 계층(7계층)부터 시작해 물리 계층(1계층)까지 차례대로 전달된다. - 각 계층은 필요한 제어 정보를 추가하며, 데이터 캡슐화 과정을 거친다.
데이터 수신
- 낮은 계층(1계층)에서 높은 계층(7계층)으로 전달
- 수신 측에서는 데이터가 물리 계층(1계층)부터 받아들여지며, 응용 계층(7계층)까지 상위 계층으로 전달된다. - 각 계층에서 역캡슐화를 통해 필요한 제어 정보를 분석하고 제거하여 원본 데이터를 복원한다.
OSI 7 Layer, TCP/IP 처럼 프로토콜을 계층화하는 이유
: 복잡한 네트워크 통신을 단순하게 관리할 수 있고, 문제 해결이 쉬워지며, 장비 간 호환성을 보장할 수 있기 때문입니다.
모듈화 및 유연성 향상
- 각 계층이 독립적으로 작동하여 특정 계층에 변화를 주어도 다른 계층에 영향을 미치지 않습니다.
- 네트워크 구조가 유연해지고, 유지보수에 용이합니다.
표준화 및 호환성 보장
- 계층화된 프로토콜은 서로 다른 환경에서도 통신이 가능하도록 표준화를 제공합니다. => 다양한 네트워크 장비와 소프트웨어가 동일한 규칙에 따라 통신할 수 있습니다.
문제 해결 용이성
- 계층화된 구조는 문제 발생 시 특정 계층에서만 오류를 찾아 해결하면 되기에 문제 해결에 용이 합니다.
효율성 증가
- 각 계층은 특정한 기능을 수행하도록 분리되어 있기에 효율이 높아집니다.
새로운 기술 도입 용이
- 계층화 구조로 각 계층의 역할을 유지하면서도 기술을 개선하거나 새로운 프로토콜을 추가하기 쉽습니다.
컴퓨터 네트워크에서 캡슐화 & 비캡슐화
캡슐화 (Encapsulation)
: 데이터를 송신할 때 각 계층이 데이터에 필요한 정보를 추가해 목적지로 전달하는 과정
- 데이터를 전송하는 장치(송신 측)에서는 데이터가 최상위 계층인 응용 계층에서 시작되어 하위 계층으로 내려가면서 각 계층이 헤더(및 필요 시 트레일러)를 추가합니다.
비캡슐화 (Decapsulation)
: 수신 측에서 각 계층이 받은 데이터에서 캡슐화된 정보를 하나씩 제거하여 원래 데이터를 복원하는 과정
- 데이터를 수신한 장치(수신 측)에서는 최하위 계층인 물리 계층에서 시작하여 상위 계층으로 올라가면서 계층별 헤더를 확인하고 제거합니다.
NIC & 리피터
NIC (Network Interface Card)
: 컴퓨터 혹은 네트워크 장치와 네트워크 간의 연결을 가능하게 해주는 장치
- NIC는 데이터를 송수신할 수 있는 인터페이스를 제공합니다.
리피터 (Repeater)
: 네트워크에서 신호를 증폭하여 더 먼 거리까지 전송할 수 있도록 돕는 장치
- 리피터는 신호 약화를 방지하고 전송 거리를 연장하는 역할을 합니다.
브리지 (Bridge)
: 네트워크에서 서로 다른 두 개의 LAN을 연결하고 데이터 트래픽을 관리하여 네트워크 효율성을 향상 시키는 장치
- 브리지는 두 개의 LAN을 연결해주면서도, 각 네트워크를 독립적으로 유지하여 트래픽을 분산시킵니다. 이를 통해 네트워크의 효율성과 성능이 향상됩니다.
L2 스위치 (데이터 링크 계층 스위치)
: MAC 주소를 기반으로 데이터 프레임을 전달하는 역할
- L2 스위치는 MAC 주소 테이블을 유지하며, 네트워크에 연결된 각 장치의 MAC 주소를 학습하여 데이터 프레임을 해당 장치로 정확하게 전달합니다.
- 이를 통해 불필요한 네트워크 트래픽이 줄어듭니다.
MAC 주소(Media Access Control Address) : 네트워크에 연결된 각 장치를 식별하기 위해 부여된 고유한 물리적 주소
라우터 (Router)
: 서로 다른 네트쿼크 간의 패킷 전송을 관리하는 장치
- 수신된 패킷을 분석하여 최적의 경로를 통해 목적지로 패킷을 보냅니다.
- 주로 인터넷 상의 여러 네트워크를 연결하는 데 사용됩니다.
L3 스위치 (네트워크 계층 스위치)
: IP 주소를 기반으로 데이터 패킷을 라우팅하는 역할
- 스위치와 라우터의 기능을 모두 갖춘 장치
스위치 : 네트워크에서 여러 장치를 서로 연결하고 데이터 프레임을 효율적으로 전송하는 장치
L7 스위치 (응용 계층 스위치)
: OSI 모델의 응용 계층에서 작동하며, HTTP, FTP 등의 프로토콜을 이해하고 처리할 수 있는 기능을 가지고 있습니다.
- L7 스위치는 패킷의 내용을 분석하여 트래픽을 관리하고, 로드 밸런싱, SSL 종료 등의 고급 기능을 제공할 수 있습니다.
LAN & WAN
LAN (Local Area Network, 로컬 네트워크)
: 가까운 거리에서 연결된 소규모 네트워크
- 고속 통신 : 제한된 거리에서 데이터를 전송하기 때문에 빠른 속도를 제공합니다.
- 비용 효율성 : 설정과 유지 비용이 낮습니다.
WAN (Wide Area Network, 광역 네트워크)
: 국가, 대륙 혹은 전 세계처럼 넓은 지역에 걸쳐 연결된 네트크
- 장거리 통신 : 광범위한 지역을 커버하며, 장거리 통신을 지원합니다.
- 비용 : 넓은 범위와 다양한 통신 기술이 사용되므로 유지 비용이 높습니다.
참고문헌
https://tensdiary.tistory.com/entry/%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%84%B0-%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EC%8A%A4%ED%84%B0%EB%94%94-1%EC%A3%BC%EC%B0%A8-%EC%A0%95%EB%A6%AC
https://velog.io/@psb7391/CS-%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-TCPIP-4%EA%B3%84%EC%B8%B5
https://westahn.com/osi-7-%EA%B3%84%EC%B8%B5%EC%9D%B4%EB%9E%80/
