네트워크의 기초 용어와 기능

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학습 목표

• 네트워크와 관련된 기초용어 이해
• OSI 7계층 모델의 필요성 이해 및 각 계층의 기능 설명
• 네트워크 프로토콜의 기초 의미와 역할 이해
• 주소의 역할과 기호로 된 이름의 차이와 필요성 이해
• 주소와 이름을 변환하는 DNS의 필요성 이해

내용

• 네트워크 관련 기초 용어
• 네트워크의 기능
• 네트워크 주소의 표현
• 요약

네트워크 관련 기초 용어

• 시스템, 인터페이스, 전송 매체, 프로토콜, 네트워크, 인터넷, 표준화
• 네트워크: 전송 매체로 서로 연결된 시스템의 모음

인터넷은 IP(Internet Protocol)이라는 네트워크 프로토콜을 사용하는 네트워크의 집합체이다.

시스템은 보통 네트워크 내에서는 컴퓨터 시스템을 의미한다,.

시스템이 전송매체를 통해 데이터를 교환하려면 표준화된 프로토콜을 사용해야한다.

• 시스템
  - 내부 규칙에 따라 능동적으로 동작하는 대상
  (e.g. 컴퓨터, 자동차, 커피 자판기, 마이크로 프로세서, 운영체제 프로세스 등 물리적 대상과 논리적 대상을 포함. 시스템의 입출력을 주의깊게 고려)
  

• 인터페이스(Interface)
  - 시스템과 시스템을 연결하기 위한 표준화된 규격, 시스템과 전송 매체의 연결 지점에 대한 규격
  (e.g. RS-232C, USB (물리적 규격+논리적(s/w) 규격)

• 전송매체(Transmission Media)
  - 시스템끼리 데이터를 전달하기 위한 물리적인 전송 수단
  (e.g. 동축케이블, 광케이블 공기..)
  

• 프로토콜(Protocol)
  - 전송 매체를 통해 데이터를 교환할 때의 임의의 표준화된 특정 규칙, 주고받는 정보의 형식과 절차적 순서를 정의
  

• 네트워크
  - 프로토콜을 사용하여 데이터를 교환하는 시스템의 집합을 통칭

  • 네트워크와 네트워크를 연결하는 중개장비:
    (e.g. 라우터(Router), 브리지, 리피터 등)

• 인터넷
  - 전세계의 네트워크가 유기적으로 연결되어 동작하는 통합 네트워크
  -공통 프로토콜: IP(Internet Protocol)

• 표준화(Standardization)
  - 서로 다른 시스템이 상호 연동해 동작하기 위한 통일된 연동 형식
  (e.g. IBM Compatible PC)
  

시스템의 구분

• 노드(Node): 인터넷에 연결된 컴퓨터 시스템의 가장 일반적인 용어
• 호스트(Host): 컴퓨팅 기능이 있는 시스템
• 클라이언트(Client): 서비스를 이용하는/요청하는 시스템
• 서버(Server): 서비스를 제공하는 시스템, 서버와 클라이언트는 상대적 개념

클라이언트와 서버: 서비스 요청과 제공 의미에 따라 상대적

*대부분의 서비스는 응용 프로그램으로 구현되므로, 클라이언트 프로세스, 서버 프로세스라는 호칭이 더 어울림

네트워크의 기능

계층 모델

• ISO의 OSI(Open System Interconnection) 7계층 모델

• 상위 계층: 응용 계층. 표현 계층, 세션 계층
• 하위 계층: 전송 계층, 네트워크 계층, 데이터 링크 계층, 물리 계층

*ISO(International Standard Organization)

*OSI 7 Layer Model

*사용자가 응용 계층에 데이터 송수신을 요청->표현->세션->..->물리계층으로 전달-> 물리계층을 통해 상대방 호스트로 전달->물리->..->응용계층 순으로 데이터를 전달

*데이터 송수신의 최종주체는 양 호스트에 위치한 응용계층

OSI 7계층 모델의 계층별 기능

• 물리 계층(Physical Layer): 물리적으로 데이터를 전송하는 역할을 수행, 호스트를 전송매체에 연결하기 위한 인터페이스 규칙, 전송매체의 특성

• 데이터 링크 계층(Data Link Layer): 물리적 전송 오류를 해결(오류 감지/재전송 기능). 데이터 분실과 데이터 변형(깨지는 문제) -> 보통은 재전송(Retransmission)으로 해결

• 네트워크 계층(Network Layer): 올바른 전송 경로를 선택(혼잡 제어 포함), 라우터 등의 중개기를 통과할 때 혼잡(Congestion) 발생 -> 혼잡제어(Congestion Control): 데이터의 전송경로 변경

• 전송 계층(Transport Layer): 송수신 프로세스 사이의 연결 기능을 지원, 프로세스 사이의 안전한 데이터 전송을 지원하여 양 끝단 사이의 연결이 완성되는 곳, 시스템 콜(Call)의 형태로 상위 계층에 기능을 제공

• 세션 계층(Session Layer): 대화 개념을 지원하는 전송계층보다 더 상위의 논리적 연결을 지원, 응용 환경에서 사용자 간의 대화개념의 연결로 사용

• 표현 계층(Presentation Layer): 데이터의 의미를 잃지않도록 올바르게 표현하는 방법, 표준화된 방법으로 데이터를 인식하게 해줌, 압축(Compression), 암호화(Encryption).

• 응용 계층(Application Layer): 사용자를 위한 다양한 응용 환경을 지원

프로토콜과 인터페이스

• 프로토콜: 서로 다른 호스트에 위치한 동일 계층끼리의 통신 규칙
• 인터페이스: 같은 호스트에 위치한 상하위 계층사이의 규칙
• 서비스: 하위 계층이 상위 계층에 제공하는 인터페이스

인터넷 계층 구조

• 네트워크 계층(IP 프로토콜), 전송 계층(TCP, UDP 프로토콜)
• FTP 서비스의 예

인터네트워킹: 네트워크와 네트워크의 연결

*인터네트워킹 시스템은 양 네트워크에 대하여 물리적이고, 논리적인 인터페이스를 모두 지원해야 함

*또한, 데이터 표현방식을 포함하여 프로토콜이 일치하지 않는 경우 이를 변환하는 작업도 필요함

인터네트워킹

게이트웨이(Gateway): 인터네트워킹 기능을 수행하는 시스템

• 리피터(Repeater): 물리 계층을 지원 (신호증폭)
• 브리지(Bridge): 물리 계층과 데이터 링크 계층을 지원 (물리 계층 오류 해결)
• 라우터(Router): 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층의 기능을 지원,
  네트워크와 호스트 정보는 라우팅 테이블에 보관, 라우터는 자신과 연결된 네트워크와 호스트의 정보를 유지 관리
  -> 특정 경로가 이용가능한지와 다수의 경로 중 어느 경로가 빠른지를 판단함

프로토콜: 데이터 교환을 위한 통신 규칙 (각 계층끼리 수행)

프로토콜 Example: 전화 송수신

데이터 단위: 데이터를 규격화 하는 작업이 필요함, 우편물을 보낼 때 정해진 규격봉투를 사용하는 원리와 동일함

규격화된 데이터를 통칭하는 명칭: PDU(Protocol Data Unit)

• APDU: 응용 계층의 데이터 단위
• PPDU: 표현 계층의 데이터 단위
• SPDU: 세션 계층의 데이터 단위
• TPDU: 전송 계층의 데이터 단위
  • 세그먼트(segment): TCP 프로토콜에서 사용
  • 데이터그램(Datagram): UDP 프로토콜에서 사용
• NPDU: 네트워크 계층의 데이터 단위
  • 패킷(Packet)
• DPDU: 데이터 링크 계층의 데이터 단위
  - 프레임(Frame)
  

네트워크 주소의 표현

네트워크 주소 표현의 특징

• 구분자(Identifier) 부여를 통해 주소를 유일하게 구별함

주소(Address)와 이름(Name):

숫자 기반의 주소와 편리성을 도모하는 이름을 제공

• IP 주소
  • IPv4(IP Version4) 프로토콜에서 사용
  • 32 비트 크기의 주소 체계: 8비트 씩으로 나누어 '.'로 구분하고, 십진수로 표현
  • IPv6(IP Version6)에서는 128 비트 주소 체계로 확장
  • 예) 211.223.201.30
    

IP 주소

• 라우터의 경로 선택

*IP 주소는 패킷의 경로를 결정하는데 중요한 역할

호스트 이름 (Host Name)

• 호스트 이름과 IP 주소의 변환

호스트 이름

• <호스트>.<단체이름>.<단체종류>.<국가 도메인>
• 예) zebra.korea.co.kr
  

주소 정보의 관리

호스트 파일

• 호스트 이름과 IP 주소의 조합을 일반 텍스트 문서 형식의 텍스트 파일로 관리
• 관리대상 컴퓨터의 호스트 정보를 주기적으로 갱신하고, 이 정보를 네트워크 내 모든 컴퓨터가 복사함으로써 정보의 일관성 유지. (그러나, 자주 일어나지 않음)

DNS (Domain Name System)

• 주소와 이름 정보를 자동으로 유지하고 관리하는 분산 데이터베이스 시스템

• 호스트 주소와 이름 정보는 네임서버(Name Server)라는 특정한 관리 호스트가 유지하고, 주소 변환작업이 필요한 클라이언트는 네임서버에 요청해서 IP 주소를 획득

• 기타 주소

  • MAC 주소: 2계층의 MAC(Medium Access Protocol)계층에서 사용.
    보통 LAN 카드에 내장됨 -> 이를 통해 호스트를 구분함

  • IP 주소: 네트워크 계층 IP 프로토콜에서 사용.
    IP 패킷이 지나가는 경로를 결정하는 라우팅의 기준이 됨

  • 포트 주소: 전송계층에서 사용. 호스트에서 실행되는 프로세스를 구분해주는 번호로 사용, TCP나 UDP가 독립적인 포트주소를 사용

  • 메일 주소 : 응용계층의 메일 시스템에서 사용자를 구분하려고 사용

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