[TIL] 네트워크

meek·2023년 3월 16일
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네트워크

💻 네트워크

  • 두 대 이상의 컴퓨터를 연결하여 노드들이 데이터를 공유할 수 있도록 하는 통신망
  • 네트워크는 몇 개의 독립적인 장치가 신속하고 직접적으로 지원하는 데이터 통신체계
  • 노드
    • 컴퓨터 과학에 쓰이는 기초적인 단위
    • 대형 네트워크에서는 장치나 데이터 지점(data point)를 의미

🐢 네트워크의 장단점

  1. 장점

    • 방대한 자료 공유 가능
    • 사진, 음악, 영상 등 디지털 미디어 시청
    • 프로세스 분배를 통한 성능 향상

  2. 단점

    • 바이러스나 악성코드로 인한 개인정보 유출과 같은 보안문제 발생
    • 데이터 변조 가능성 있음

🐢 네트워크의 작동원리

  • 컴퓨터가 통신을 하기 위해서는 유선 혹은 무선으로 연결되어야 함

    • 유선
      - 데이터 신호가 원하는 방향으로 전달되도록 함

    • 무선
      - 데이터 신호의 왜곡을 방지하여 데이터를 보호
      - 유선 연결 방식은 동축케이블, 광케이블이 있음

🐢 동축 케이블

  • TV, 무전기 등 안테나를 연결하는 용도로도 사용되어 안테나선이라고도 부름
  • 외부 쉴드가 중심 도체를 둘러 쌓은 구조로 인해 전자기장을 차폐하는 효과가 나와 노이즈의 간섭을 덜 받음
  • 고주파 신호가 케이블을 통과해도 동축구조로 상쇄하고 고주파를 매우 적은 손실로 장거리 전송할 수 있음

🐢 이더넷 케이블

  • 근거리 통신망을 구축하기 위해 사용하는 케이블
  • 랜선이라는 이름으로 알려져 있음

🐢 광섬유 케이블

  • 데이터 전송을 위해 광섬유로 만든 케이블
  • 레이저를 이용하여 구리선보다 훨씬 나은 장거리 및 고속 통신가능
  • 주로 국가간을 연결하는 해저 케이블로 이용됨

🐢 라디오파

  • 무선 매체 방식 중 하나
  • 방향성이 있어 전 방향 전파가 가능
  • 기지국을 중심으로 사용자 밀집도가 높은 곳에서 서비스를 주로 사용
  • 무선파를 사용하므로 별도의 송신 장치가 필요 없다는 장점
  • 같은 주파수를 사용하여 전송할 경우 인접 경로의 방해를 받아 경로 손실이 발생한다는 단점

🐢 마이크로파

  • 유선 전송 매체를 사용하기 힘든 장애물을 가로질러 통신을 하기에 적합

    장점단점
    설치가 쉽고 비용이 적게 듦직진하는 성질이 있어 높은 구조물과 기상에 영향
    장애물의 제약을 비교적 덜 받음감쇠 현상과 혼선의 가능성이 큼
    • 감쇠 현상
      - 시스템의 진동에너지가 마찰이나 열과 같은 요인에 의해 손실되어 진동이 감소하는 현상

네트워크 토폴로지

💻 네트워크 토폴로지

  • 데이터 효율성을 높여 운영비와 관리비를 줄일 수 있음
  • 문제점을 찾는데 있어 편리함이 있어 숙지하면 좋음

🐢 네트워크 토폴로지

  • 컴퓨터 네트워크의 요소들(링크, 노드 등)을 물리적으로 연결한 구조 및 연결 방식

🐢 Star형

  • 각 노드들이 연결된 중앙 집중식 형태

🐢 Bus형

  • 다수의 기기가 같은 선에서 선형적으로 연결된 형태

    장점단점
    구조가 간단하다노드 한곳에 에러 발생 시 전체 네트워크가 중단
    설치가 쉬워 비용이 저렴여러 대의 기기가 동시에 데이터 전송이 불가능

    👉 한곳에 에러가 발생했을 때 전체 네트워크가 중단되는 위험이 있기 때문에 요즘은 Bus형보다는 Star형을 많이 사용하는 추세

🐢 Ring형

  • 하나의 연속된 경로를 통해 통신을 하는 망 구성 형태

🐢 Fully connected mesh형

  • 완전 메시형
  • 모든 노드가 상호 연결이 된 형태
  • 네트워크 구축 비용과 운영 비용이 고가라는 단점이 있음

네트워크의 종류

  • 거리에 따라 PAN, LAN, MAN, WAN으로 나뉨

    네트워크 유형특징
    PANPersonal Area Network
    개인휴대기기 사이에서 구성된 무선 연결망
    LANLocal Area Network
    지역 범위의 네트워크
    MANMetropolitan Area Network
    도시 범위의 네트워크
    WANWide Area Network
    광대한 범위의 네트워크

    🐢 IP 주소

  • 네트워크 환경에서 사용하는 내 컴퓨터의 주소

  • 컴퓨터 네트워크 장치들이 서로를 인식하고 통신하기 위해서 사용하는 특수한 식별주소

  • IP주소는 OSI 7계층에서 3계층인 Network 계층에서 생성되고 사용

    🐢 MAC 주소

  • 네트워크 환경 내에서 사용하는 물리적인 컴퓨터 주소

  • OSI 7계층에서 Data Link층에서 사용

  • MAC 주소는 램카드에 붙어 있는 고유의 식별번호라는 점에서 ip와 다름. ip는 변동가능성 잇지만, mac은 변동없다는 점, 고유의 식별자

    🐢 IP주소의 구성요소

  • 네트워크 ID
    - 네트워크를 구분해주는 주소, 같은 네트워크에 있을 때 자유롭게 통신이 가능하게 해주는 역할

  • 호스트 ID
    - 해당 네트워크의 개별 사용자에게 고유하게 부여된 주소를 의미

🐢 IP 서브넷 마스크

  • 로컬 네트워크 내부에서 접속한 호스트의 IP 대역을 외부 네트워크와 명확하게 구분할 수 있는 수단

    • 서브넷
      - 하나의 네트워크가 분할되어 나눠진 작은 네트워크

    • 서브넷팅
      - 네트워크를 분할하는 것

🐢 IPv4

  • 총 32비트의 정보를 가지므로 최대 2^32개, 약 43억개의 고유한 주소를 부여할 수 있음

🐢 IPv6

  • IPv4의 주소체계가 부족해서 등장

  • 128비트의 값을 가지고 일반적으로 4자리의 16진수 숫자 8개로 표기하고, 각각은 쌍점(:)으로 구분

    IPv4IPv6
    주소 길이32비트128비트
    주소 개수약 43억 개약 (43억^4)개
    표시 방법8비트씩 4부분으로 10진수 표시16비트씩 8부분으로 16진수로 표시
    주소 할당클래스 구분에 따른 비순차적 할당(비효율적)네트워크 규모 및 단말기 수에 따른순차적 할당(효율적)

🐢 NAT

  • Network Address Translation

  • IP 주소 부족 문제를 해결하기 위해 NAT 시스템을 도입

  • IP주소 등을 재기록하여 네트워크 트래픽을 주고 받는 기술

  • 인터넷의 공인 IP주소를 절약할 수 있음

  • 사용자들의 고유한 사설망을 인터넷이라는 공공망을 통해 침입하는 사람들로부터 보호할 수 있음

    • 트래픽(traffic)
      - 네트워크 장치에서 일정 시간 내에 흐르는 데이터의 양

🐢 네트워크 통신방식

  • 네트워크 통신방식의 대표적인 종류로는 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트가 있다.

🐢 유니캐스트

  • 특정 대상과 1:1로 통신하는 방법
  • 정보를 전송하기 위한 프레임에 자신의 MAC 주소와 목적지의 MAC 주소를 첨부하여 전송
  • 가장 많이 사용하는 방식으로 한 개의 목적지 MAC 주소를 사용하고 CPU 성능에 문제를 주지 않음

🐢 멀티캐스트

  • 특정 대상들과 1:N으로 통신하는 방법
  • 네트워크에 연결되어 있는 시스템 중 일부에게만 정보를 전송하는 것으로 특정 그룹에 속해 있는 시스템에게만 한 번에 정보를 전송할 수 있는 방식
  • 다중 수신자들에게 동일한 데이터를 전송하고자 할 경우 사용됨

🐢 브로드캐스트

  • 다수의 대상이 있을 때 그 모든 대상과 통신하는 방법

  • 로컬 네트워크에 연결되어 있는 모든 시스템에게 프레임을 보내는 방식

  • 네트워크에 있는 모든 시스템에게 알리는 경우 또는 라우터끼리 정보를 교환하거나 새로운 라우터를 찾는 경우 등에 이용됨

    • 프레임(frame)

      • 데이터를 담는 컨테이너
      • 동일 네트워크 상의 두 지점 간에 정보를 전달할 소스와 목적지 주소를 갖고 있음

    • 라우터(router)

      • 네트워크 간에 최적의 경로로 데이터를 전송할 수 있도록 도와주는 인터넷 접속 장비
      • 와이파이 공유기가 대표적인 예

네트워크의 구성

💻 네트워크의 구성

  • 네트워크는 네트워크 엣지, 접속 네트워크

🐢 네트워크 엣지

  • Network Edge
  • 네트워크 종단 부분에서 수행되는 시스템들을 말함
  • 일반적으로 사용자들이 사용하고 있고, 직접 접하고 있는 네트워크
  • 모바일 네트워크, 홈 네트워크 등이 대표적인 예시

🐢 접속 네트워크

  • Access Network
  • 종단 시스템을 다른 먼 거리의 종단 시스템까지의 경로상에 있는 첫 번째 라우터에 연결하는 네트워크
  • 유선으로 네트워크에 접속하기 위해서 랜선을 꼽아서 사용해야 하고, 무선을 이용해 접속하기 위해서는 와이파이를 이용하여 네트워크에 접속해야 하는 것이 대표적인 예시

🐢 네트워크 코어

  • Network Core
  • 네트워크 시스템의 중앙에 위치하여 데이터를 전송하는 핵심적인 역할

🐢 네트워크 코어의 기능

  • 하나의 라우터에서 다음 라우터로 데이터 패킷을 포워딩
    1) 패킷을 store and forward 방식으로 전송됨
    2) 라우터가 하나의 패킷을 다 받고 다음 전송하는 방식
    3) 만약 들어오는 패킷의 양이 나가는 패킷보다 많으면 queue형태로 줄을 서게 됨
    • 패킷(packet)
      • 정보 기술애서 패킷 방식의 컴퓨터 네트워크가 전달하는 데이터의 형식화된 블록
      • 제어 정보와 사용자 데이터로 이루어짐

🐢 포워딩 vs 라우팅

  • 포워딩 : 라우터의 input으로 들어오는 패킷을 올바른 output으로 보내는 기능 (포워딩 테이블을 읽어서)
  • 라우팅 : 패킷이 어디로 갈지 판단하는 과정

🐢 OSI 7계층

  • Open System Interconnection
  • 프로토콜이 통신하는 구조를 7개의 계층으로 분리하여 각 계층간 상호 작동하는 방식을 정해 놓은 것
계층이름단위프로토콜
7응용 계층
(Application Layer)		DataHTTP,SMTP,SSH
6표현 게층
(Presentation Layer)		DataJPEG,MPEG
5세션 계층
(Session Layer)		DataSSL,TLS
4전송 계층
(Transport Layer)		TCP-Segement,UDP-datagramTCP,UDP,SCTP
3네트워크 계층
(Network Layer)		PacketIP,IPX,ARP
2데이터링크 계층
(DataLink Layer)		FrameEthernet,Token ring
1물리 계층
(Physical Layer)		Bit10BASE -t

7계층의 각 기능

구분계층기능
상위층7사용자에게 서비스 제공
DHCP, DNS, SMTP, HTTP 등 사용자가 원하는 최종 목표 해당
6데이터의 인코딩/디코딩, 압축/해제, 암호화/복호화
5통신하는 프로세스 사이의 데화 제어 및 동기화
연결 세션에서 데이터 교환과 에러 발생시 복구
하위층4종단 간 신뢰성 있는 데이터 전송
오류검출, 복구, 흐름제어, 중복검사 수행
데이터 전송을 위해 Port번호 사용
3종단 간 전송을 위한 경로 설정을 담당(IP주소)
호스트로 도달하기 위한 최적의 경로를 라우팅 알고리즘을 통해 선택/제어
2인접한 노드간의 신뢰성 있는 데이터 전달
신뢰성을 위해 흐름제어, 오류제어, 회신제어 수행
MAC주소를 통해 통신
1물리 매체를 통해 흐름 전송
물리적으로 연결된 노드간의 신호 전송
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