01. 네트워크 관련 기초 용어
1. 네트워크 기초 용어
네트워크란 네트워크 장비들이 전송매체로 서로 연결되어 있는 것.
네트워크의 목적은 Source가 보낸 Message가 Destination에 정확하게 도착하는 것이다.
위의 그림으로 네트워크를 간단하게 표현할 수 있다.
이때, 원 도형은 시스템을 가르키고, 신호를 보내는 시스템은 Sender라고 하고, 반대로 신호를 받는 시스템은 Receiver라고 한다. 또한 시스템 사이를 연결하고 있는 <->는 전송매체를 의미하고 시스템과 전송매체 사이에는 인터페이스가 존재한다.
Source, Destination은 컴퓨터이고, Sender, Receiver는 네트워크 저장 장치이다. Sender와 Receiver는 전송매체로 직접 연결되어 있고 Source, Destination은 직접 연결된 것이 아닐 수도 있다. Sender와 Receiver는 신호를 주고 받고, Source와 Destination은 Message를 주고 받는다.
1.1 시스템
시스템은 내부 규칙에 따라 능동적으로 동작하는 대상을 가리킨다. 예를 들면, 자동차, 커피 자판기, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 하드디스크 등과 같은 물리적인 대상뿐 아니라, 신호등으로 교통을 제어하는 운영 시스템, MS 윈도우즈 등의 운영체제, 프로그램의 실행 상태를 의미하는 프로세스 같은 논리적인 대상들도 시스템이다.
1.2 인터페이스
인터페이스는 시스템과 시스템을 연결하기 위한 표준화된 접근 방법이다. 예를 들면, 상호 간의 데이터 교환을 위한 RS-232C, USB 등과 같은 논리적인 규격뿐만 아니라, 잭의 크기와 모양 같은 물리적인 규격도 표준화되어야 한다.
1.3 전송매체
시스템끼리 정해진 인터페이스를 연동해 데이터를 전달하려면 물리적인 전송 수단인 전송 매체가 반드시 있어야 한다. 전송 매체는 사람의 눈으로 볼 수 있는 동축 케이블을 포함하여 소리를 전파하는 공기, 무선 신호 등 다양하게 존재한다.
1.4 프로토콜
상호 연동되는 시스템이 전송 매체를 통해 데이터를 교환할 때는 표준화된 특정 규칙을 따르는데, 이 규칙을 프로토콜이라 한다. 인터페이스는 두 시스템이 연동하기 위한 특정한 접촉 지점을 의미하는 경우가 많지만, 프로토콜은 주고받는 정보의 형식과 그 과정에서 발생하는 일련의 절차적 순서에 무게를 둔다. 프로토콜은 동등한 계층과의 통신에 필요한 규칙이라면, 인터페이스는 상하위 계층간의 통신에 필요한 규칙이라고 할 수 있다.
1.5 네트워크
통신용 매체를 공유하는 여러 시스템이 프로토콜을 사용하여 데이터를 주고받을 때, 이들을 하나의 단위로 통칭하여 네트워크라고 부른다. 일반적인 컴퓨터 네트워크에서는 물리적인 통신 매체로 연결된 컴퓨터들이 동일한 프로토콜을 이용해 서로 데이터를 주고받는다. 소규모 네트워크가 모여 더 큰 네트워크를 구성할 수 있는데, 네트워크끼리는 라우터라는 중개 장비를 사용해서 연결한다.
1.6. 인터넷
인터넷은 전 세계의 모든 네트워크가 유기적으로 연결되어 동작하는 통합 네트워크이다. 인터넷으로 연결된 시스템, 인터페이스, 전송 매체, 프로토콜은 그 종류가 매우 복잡하고 다양하지만, 데이터 전달 기능에 한해서는 공통으로 IP 프로토콜을 사용한다.
1.7 표준화
서로 다른 시스템이 상호 연동해 동작하려면 표준화라는 연동 형식의 통일이 필요하다.
2. 시스템 기초 용어
2.1 시스템의 구분
- 노드: 인터넷에 연결된 시스템의 가장 일반적인 용어
- 호스트: 컴퓨팅 기능이 있는 시스템
- 클라이언트: 서비스를 요청하는 시스템
- 서버: 서비스를 제공하는 시스템
2.2 클라이언트와 서버
먼저, FTP 서비스를 살펴보면 호스트1은 호스트2에 FTP 서비스를 요청한다. 따라서 FTP서비스를 기준으로 하면 호스트1이 클라이언트가 되고, 호스트2는 서버가 된다. 반면, 텔넷 서비스는 호스트2가 호스트3에 서비스를 요청한다. 텔넷 서비스를 기준으로 하면 호스트2가 클라이언트이고, 호스트3은 서버이다. 따라서 호스트2는 사용하는 서비스의 종류에 따라 클라이언트가 되기도 하고 서버가 되기도 한다. 결론적으로 클라이언트와 서버라는 용어는 서비스 이용의 상대적 위치에 따라 결정된다는 것을 알 수 있다.
02. 네트워크의 기능
1. 계층 모델
1.1 OSI 7계층 모델 소개
1.2 OSI 7계층 모델의 계층별 기능
- 물리 계층: 물리적으로 데이터를 전송하는 역할을 수행
- 데이터 링크 계층: 물리적 전송 오류를 해결 (오류 감지 / 재전송 기능)
- 네트워크 계층: 올바른 전송 경로를 선택 (혼잡 제어 포함)
- 전송 계층: 송수신 프로세스 사이의 연결 기능을 지원
- 세션 계층: 대화 개념을 지원하는 상위의 논리적 연결을 지원
- 표현 계층: 데이터의 표현 방법
- 응용 계층: 다양한 응용 환경을 지원
1.3 프로토콜과 인터페이스
네트워크 사용자가 통신한다는 것은 데이터를 서로 주고받는다는 것을 의미한다. 최종 사용자가 데이터를 보내고 받으려면 양쪽 호스트에서 실행되는 OSI 7계층의 모듈이 유기적으로 연동되어야 한다. 즉, 호스트끼리 통신하는 과정에서는 각 계층의 모듈이 상태 호스트의 동일 계층과 개별적으로 논리적 통신을 수행해야 한다.
- 프로토콜: 서로 다른 호스트에 위치한 동일 계층끼리의 통신 규칙
- 인터페이스: 같은 호스트에 위치한 상하위 계층 사이의 규칙
- 서비스: 하위 계층이 상위 계층에 제공하는 인터페이스
1.4 인터넷 계층 구조
인터넷에서는 IP가 네트워크 계층의 기능을 수행하며, TCP와 UDP가 전송 계층의 기능을 수행한다.
FTP 클라이언트가 FTP 서버에 데이터를 전송하려면 먼저 하위의 TCP에 데이터를 보내야한다. TCP로 보내진 데이터는 IP 프로토콜과 LAN 카드를 거쳐서 FTP 서버가 위히나는 호스트의 LAN 카드에 전달된다. 서버 호스트에 도착한 데이터는 송신 순서의 반대인 LAN 카드, IP 프로토콜, TCP 프로토콜을 거쳐서 FTP서버 프로그램에 도착한다.
2. 인터네트워킹
네트워크와 네트워크의 연결을 인터네트워킹이라 하며, 연결되는 네트워크의 수가 증가할수록 복잡도가 커진다. 인터넷은 IP 프로토콜을 지원하는 전 세계의 모든 네트워크가 연결된 시스템을 의미하며, 라우터라는 중개 장비를 사용해서 네트워크를 연결한다.
2.1 네트워크의 연결
인터네트워킹 시스템으로 연결된 두 네트워크는 물리적으로 같은 종류일 필요가 없으며, 상위 계층 프로토콜들이 지원하는 논리적인 기능도 다를 수도 있다. 하지만 인터네트워킹 시스템은 양쪽 네트워크에 대하여 물리적이고 논리적인 인터페이스를 모두 지원해야 한다. 또한 데이터 표현 방식을 포함해 양쪽 네트워크의 프로토콜이 서로 일치하지 않으면 필요한 변환 작업을 수행해야 한다. 이러한 방식으로 인터네트워킹 시스템은 둘 이상의 네트워크를 유기적으로 연동할 수 있다.
2.2 게이트웨이
- 게이트웨이: 인터네트워킹 기능을 수행하는 시스템
- 리피터: 물리 계층을 지원 (신호 증폭)
- 브리지: 물리 계층과 데이터 링크 계층을 지원
- 라우터: 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층을 지원
3. 프로토콜
프로토콜은 통신 시스템이 데이터를 교환하기 위해 사용하는 통신 규칙이다. 계층 1에는 계층 1끼리 통신할 수 있는 프로토콜이 존재하고, 계층 2에는 계층 2끼리 통신할 수 있는 프로토콜이 존재한다.
3.1 프로토콜의 예
3.2 데이터 단위
- APDU: 응용 계층의 데이터 단위
- PPDU: 표현 계층의 데이터 단위
- SPDU: 세션 계층의 데이터 단위
- TPDU: 전송 계층의 데이터 단위
- 세그먼트: : TCP 프로토콜에서 사용
- 데이터그램: UDP 프로토콜에서 사용 - NPDU: 네트워크 계층의 데이터 단위
- 패킷 - DPDU: 데이터 링크 계층의 데이터 단위
- 프레임
3. 네트워크 주소의 표현
1. 주소와 이름
네트워크에는 여러 종류의 주소와 이름이 존재한다. 이는 각 계층의 기능을 담당하는 프로토콜마다 주소를 독립적으로 관리하기 때문이다. 예를 들어, IP 프로토콜은 호스트를 구분하기 위하여 IP 주소를 사용하며, 데이터 링크 계층에서는 LAN 카드별로 MAC 주소를 따로 부여한다. 전송 계층을 수행하는 TCP에서는 호스트에서 수행되는 네트워크 프로세스마다 별도의 포트 주소를 할당하고 관리한다.
1.1 IP주소
- IPv4 프로토콜에서 사용
- 32 비트 크기의 주소 체계
- IPv6에서는 128 비트 주소 체계로 확장
IP주소는 유일성을 보장하기 위해 국제 표준화 기구가 전체 주소를 관리하고 할당하기 때문에 중복 주소의 사용을 원천적으로 차단한다.
IP주소는 임의로 할당되는 것이 아니라, 특정 규칙에 따라 인접한 숫자를 그룹에 묶어 관리한다. 따라서 IP주소는 경로를 선택할 때 중요한 기준이 된다.
왼쪽의 인터넷에서 임의의 호스트가 보낸 패킷이 중간의 라우터에 도착한 경우 이 패킷의 목적지 주소가 211.223.201.30이라면 당연히 네트워크 1로 중개해야한다. 이처럼 인터넷에서 IP주소는 패킷의 경로를 결정하는데 중요한 역할을 한다.
1.2 호스트 이름
인터넷에서 특정 호스트와 연결하려면 반드시 해당 호스트의 IP주소를 알아야 한다. 그런데 숫자로 된 IP주소는 기억하기 힘들기 때문에 의미 파악이 쉬운 문자로 호스트 이름을 사용한다.
DNS 시스템은 호스트 이름을 국가 도메인, 단체 종류, 단체 이름, 호스트라는 네 계층 구조로 나누고, 이들을 점으로 구분해서 표기한다.
<호스트>.<단체 이름>.<단체 종류>.<국가 도메인>
