네트워크 cs

이서영·2023년 11월 22일

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1.network기본

I) Network

  • 노드들이 데이터를 공유할 수 있게 하는 디지털 전기 통신망의 하나
  • 즉, 분산되어 있는 컴퓨터를 통신망으로 연결한 것을 의미
  • 네트워크에서 여러 장치들은 노드 간 연결을 사용하여 서로에게 데이터를 교환한다.

    노드(네트워크 장치)와 링크(선로)로 구성되어 있는 전송 매체

II) internet

  • 컴퓨터로 연결하여 TCP/IP(뒤에 나옵니다)라는 통신 프로토콜을 이용해 정보를 주고 받는 컴퓨터 네트워크
  • 즉, 문서, 그림 영상과 같은 여러가지 데이터를 공유하도록 구성된 세상에서 가장 큰 전세계를 연결하는 네트워크
  • www를 인터넷으로 착각하는 경우가 많은데 www는 인터넷을 통해 웹과 관련된 데이터를 공유하는 것
  • internet $ \neq$ web

    컴퓨터끼리 연결되어 정보를 주고 받는 컴퓨터 네트워크

III) 패킷

  • 패킷
    • 네트워크 상에서 전단되는 데이터를 통칭하는 말
    • 하나의 블록단위로 되어 있다
    • 제어 정보와 사용자 데이터로 이루어지며 사용자 데이터는 페이로드라고도 한다

IV) 단위

  • 비트 (bit)
    • 0과 1의 정보를 나타내는 최소 단위
  • 바이트 (byte)
    • 비트가 8개 모여 있는 단위

V) 네트워크 종류

  • LAN(Local Area Network)
    • 근거리 통신망으로 전송속도가 빠르고 혼잡하지 않다
  • MAN(Metropolian Area Network)
    • 대도시 규모 통신망으로 전송 속도와 혼합도가 보통
  • WAN(Wide Area Network)
    • LAN 과 LAN을 다시 하나로 묶은 것
    • 전세계 규모 통신망으로 전송 속도가 느리고 혼합도 높다
  • 기타
    • VLAN, CAN, PAN

VI) 네트워크 토폴로지

  • 컴퓨터 네트워크의 요소들을 물리적으로 연결해 놓은것
  • 종류
    • star형(성형)
      • 노드들이 모두 중앙에 연결되어 있는 구조
      • 노드의 추가 및 삭제가 쉬우며 중앙이 아닌 노드의 에러에 대한 대처가 쉽다
      • 설치 비용이 높고 노드에 장애가 발생하면 네트워크가 마비
    • Mesh형(망형)
      • 각 노드가 다른 모든 노드와 연결되어 있는 구조
      • 장애와 트래픽에 강하다
      • 노드의 추가와 삭제가 어렵고 구축 비용이 높다
    • 버스형
      • 중앙 회선 하나에 여러 노드가 연결되어 있는 구조
      • 주로 LAN에서 사용된다
      • 노드의 추가와 삭제가 쉽고, 설지비용이 적고 신뢰성이 높다
      • 스푸핑(뒤에 나온다)의 위험이 있다
    • 트리형
      • 계층형 토폴로지라고도 한다
      • 노드의 추가 및 삭제가 쉽다
    • 링형
      • 각각의 노드가 양옆의 노드와 연결되어 있는 구조
      • 충돌이 발생할 가능성이 적고 노드의 에러를 쉽게 발견 가능
      • 노드의 추가와 삭제가 어렵고 장애 발생시 전체 네트워크에 심한 영향을 끼친다
    • 혼합형
      • 토폴리지들의 혼합해서 사용

VII) 통신 방식

  • 유니 캐스트
    • 특정 대상과 1:1로 통신
  • 멀티 캐스트
    • 특정 다수와 1:N으로 통신
  • 브로드 캐스트
    • 네트워크에 있는 모든 대상과 통신

2. 프로토콜

I) 프로토콜

  • 서로 다른 시스템에 있는 개체 간에 성공적으로 데이터를 전송하는 통신 규약
  • 네트워크에 연결된 컴퓨터간에 데이터를 주고 받을 수 있도록 미리 약속한 전송 규약 및 규칙

    데이터를 전송 할 때에 지켜야되는 규칙

II) OSI 7계층 Layer vs TCP/IP Layer

II-1) OSI(open system interconnection) 7게층

  • ISO에서 발표한 모델로 네트워크 프로토콜 디자인과 데이터 통신을 계층으로 나눠 표준화 한 것
  • 네트워크에 장애가 발생하였을 때, 문제가 발생한 계층을 쉽게 확인하여 Trouble Shooting을 할 수 있다.

physical 계층

  • 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해 통신 케이블로 데이터를 주고 받기만 하는 계층
  • 통신 단위는 0과 1로 이루어진 bit
  • 프로토콜은 없다
  • 대표적인 장비로 리피터와 허브가 있다

    정리 : 시스템간 물리적인 연결과 전기 신호를 변환 및 제어
  • 인접 노드까지의 전송을 담당하는 계층 -> 물리적 주소 지정 및 미디어에 대한 엑세스 담당
  • 물리계층을 통해 송수신 되는 오류와 흐름을 관리
  • 변경이 불가능한 물리적 주소인 MAC주소를 부여
  • 재선송, 흐름제어
  • point to point 전송
  • 대표적인 장비로는 브리지, 스위치가 있다
  • 프로토콜 : 이더넷, PPP

    프레임에 MAC주소를 부여하고 에러검출,재전송, 흐름제어(어떤 장비가 어떤 장비에게 데이터를 보내는지 제어)를 한다

network 계층

  • 패킷이 여러개의 노드를 거칠 때 마다 경로를 찾아주는 라우팅 역확을 하는 계층 -> 논리적 주소 지정 및 경로 결정 담당(LNA과 LAN을 연결해주는 역활)
  • 흐름제어, 오류제어, internetworking segmentation
    • Segmentation : 전송 계층으로부터 받은 Segment를 더 작은 패킷으로 나누는 과정
  • 변경이 가능한 논리적 주소인 ip부여
  • 프로토콜 : IP(IPv4,IPv6), ICMP,IGMP

    IP주소(논리적인 주소)를 부여하고 경로(route)를 설정

transport 계층

  • 종단간의 통신을 다루는 최하위 계층 -> 신뢰할 수 있거나 신뢰할 수 있는 전송 및 오류를 확인하는 매커니즘 제공
  • 주로 TCP,UDP 프로토콜을 이용, SCTP도 포함
  • 오류 검풀 및 복구, 흐름제어, 중복 검사를 수행
  • port를 열어 응용프로그램들이 전송을 할 수 있게 한다
  • 시퀸스 넘버 기반의 오류 제어방식을 사용
    • 통신과 제어에서의 데이터를 관리하기위해 번호를 부여하는 것
    • 해당 번호는 순서 역전 방지, 중복 패킷 방지 등을 이유로 사용

      패킷 생성 및 전송

session 계층

  • 통신하는 사용자들을 동기화해주는 계층 -> 어플리케이션 간 연결을 설정, 관리 및 종료하는 계층
  • TCP/IP 세션의 생성/유지/종료/복구의 역활을 한다
  • 동시 송수신 방식(duplex), 반이중 방식(half-duflex), 전이중 방식(Full-duplex)의 통신을 수행
  • 프로토콜 : NetBIOS, PPTP

    통신하는 사용자들을 동기화하고 오류복구 명령들을 일괄적으로 다루고 통신을 하기 위한 세션을 확립/유지/중단

presentation

  • 데이터의 형식을 구분 또는 결정해주는 계층 -> 데이터의 변환 작업을 하는 계층
  • 압축(encoding) 및 암호화(decoding)를 담당
  • 프로토콜 : SSL,TLS,JPEG,GIF,TIFF

application

  • 응용 프로그램과 직접 관계하는 계층
  • 사용자의 입출력 부분
  • user interface를 제공하는 계층
  • 프로토콜 : HTTP,HTTPS,FTP,SMTP,SNMP,DNS,DHCP

III-2) TCP/IP

Network Acces 계층

  • osi 7게층의 물리계층과 데이터 링크계층에 해당
  • 유선랜과 무선랜을 통해 데이터를 전달해주고 에러확인, 흐름제어, 접근제어를 수행하는 계층
  • 프로토콜 : 이더넷, PPP

internet 계층

  • OSI 네트워크 계층에 해당
  • IP패킷 헤더를 데이터에 붙여 IP패킷을 만들고 목적지로 IP패킷을 전송하는 기능 및 라우팅을 담당하는 계층
  • 비연결적인 특징을 가진다
  • 프로토콜 : IP(IPv4,IPv6), ARP,ICMP, RARP

transport 계층

  • OSI 7계층에서 전송 계층에 해당
  • 종단간의 통신을 다루는(양단 호스트간 신뢰성 있는 전송기능) 최하위 게층으로, 오류검출 및 복구, 흐름제어, 중복 검사를 수행한다
  • Port를 열어서 응용프로그램들이 전송 할 수 있게 한다
  • 프로토콜 : TCP,UDP

application 계층

  • 응용 프로그램과 직접 관계하는 게층 -> 응용 프로그램들이 네트워크,웹 서비스, 메일 서비스 등을 가능하게 하는 표준적인 인터페이스 제공
  • TCP.IP기반의 응용프로그램을 구분 할 때 사용
  • 사용자의 입출력 부분
  • 프로토콜 : HTTP,SMTP,SNMP,FTP,SSH,DNS,Telnet 등

정리

  • 공통점
    • 계층적 네트워크 모델
    • 계층간 역활 정의
  • 차이점
    • 계층의 수 차이
    • OSI는 역활 기반, TCP/IP는 프로토콜 기반
    • OSI는 통신 전반에 대한 표준
    • TCP/IP는 데이터 전송기술 특화
  • OSI 모델보다 TCP/IP모델이 유연성(프로토콜이 모델 자체는 변경되지 않은 채로 수정 및 업데이트 가능)이 높으며, 접근방식이 실용적이다. 그러나 OSI 모델은 보다 포괄적인 모델이며 더 나은 모듈화 및 계층 분리를 제공한다

III) 계층별 데이터 통신

III-1) 헤더와 캡슐화

  • 데이터를 전송할 때는 하위 계층을 거칠 때마다 헤더를 붙이고 이것을 Encapsulation이라고 한다.(정보를 캡슐에 싸는 것이라고 생각하면 편함)
  • 데이터를 받을 때에는 헤더를 떼어내며 이것을 Decapsulation이라고 한다
    • 형식
      • 헤더페이로드풋터
        • 페이로드 : 실질적으로 보내려고 하는 데이터
        • 일반적으로 헤더를 사용한다
        • 참고로 페이로더의 헤더를 붙인것에 또 헤더를 붙일 수 가 있다, 또한 하위게층이 붙고 상위 계층이 붙는 경우는 절대 없다. 다만 같은 계층이 또 붙는 경우는 가능
    • 단위
      • 각 계층의 데이터 통신 단위를 PDU(Protocol Data Unit)라고 하며, 각 계층의 PDU는 다음과 같다.
        • OSI
          • Application(7), Presentation(6), Session(5) : Data
          • Transport(4) : Segment
          • Network(3) : Packet (참고로 위에서 말한 패킷과는 다르다)
          • DataLink(2) : Frame
          • Physical(1) : Bit
        • TCP/IP
          • 애플리케이션 계층 : message
          • 전송 계층 : Segment(TCP), datagram(UDP)
          • 인터넷 계층 : packet
          • 네트워크 접근 계층 : frame& bit
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