8장. 네트워크 구조 이해하기: 네트워크의 전체 흐름 살펴보기

📌 랜 카드에서의 데이터 전달과 처리

• 웹에서 접속할 때는 OSI 모델의 상위 계층부터 캡슐화 발생
• 웹 서버에 요청을 보낼 때는 HTTP를 사용
• 웹 서버에 있는 HTML 파일을 요청하는 경우에는 GET /index.html HTTP/1.1과 같은 HTTP 메시지를 보낸다.
• 전송 계층에서는 TCP 헤더가 추가되며 이를 세그먼트라고 부름.
• 네트워크 계층에서는 IP 헤더가 추가되며 이를 IP 패킷이라고 함.
• 데이터 링크 계층에서는 이더넷 헤더와 트레일러(FCS)가 추가되며 이더넷 프레임이라고 부름.
• 물리 계층에서는 데이터가 전기 신호로 변환되어 전송됨.

📌 스위치와 라우터에서의 데이터 전달과 처리

• 스위치 A
  • 데이터 링크 계층에서 데이터를 전기신호로 변환하여 라우터 A로 전송
• 라우터 A
  • 역캡슐화
    • 스위치 A에서 데이터가 전기 신호로 변환되어 케이블을 통해 흘러가 라우터 A에 도착하면 라우터 A는 데이터 링크 계층에서 이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소와 자신의 MAC 주소를 비교한다.
    • 이때 주소가 같으면 이더넷 헤더와 트레일러를 분리하는 역캡슐화를 수행
    • 다음으로 네트워크 계층에 전달하고 자신의 라우팅 테이블과 목적지 IP 주소를 비교
    • 라우팅 A의 라우팅 테이블에서 목적지 IP 주소의 경로를 알 수 있으므로 라우팅을 할 수 있음.
    • 현재 출발지 IP 주소를 라우터의 외부 IP 주소로 변경
  • 캡슐화
    • 데이터 링크 계층에서 이더넷 헤더와 트레일러를 붙여 다시 캡슐화
    • 물리 계층에서 전기 신호 형태로 라우터 A에서 라우터 B로 전달
• 라우터 B
  • 전기 신호로 변환되어 케이블을 통해 라우터 A에서 라우터 B에 도착하면 라우터 B는 이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소와 자신의 MAC 주소를 비교
  • 주소가 같으면 이더넷 헤더와 트레일러를 분리하는 역캡슐화를 수행
  • 그다음 네트워크 계층으로 전달되면 자신의 라우팅 테이블과 목적지 IP 주소를 비교
  • 라우팅 B의 라우팅 테이블을 확인해 보면 목적지 IP 주소의 경로를 알 수 있으므로 라우팅 가능
  • 현재의 출발지 IP 주소를 라우터 B의 내부 IP 주소로 변경
  • 데이터 링크 계층에 전달하여 스위치에 전달하면 이더넷 헤더와 트레일러(FCS)를 붙인 후 물리 계층에서 데이터를 전기 신호로 변환하여 네트워크로 전달
• 스위치 B
  • 전기 신호를 데이터 링크 계층에서 처리하고 웹 서버에 데이터를 전기 신호로 전달
• 스위치 내에 대응되는 OSI 모델의 계층은 물리 계층과 데이터 링크 계층이다.
• 라우터 내에 대응되는 OSI 모델의 계층은 물리 계층, 데이터 계층, 네트워크 계층이다.

📌 웹 서버에서의 데이터 전달과 처리

• 정적 라우팅
  • 관리자가 미리 라우팅 테이블에 경로를 수동으로 추가하는 방법
  • 목적지까지의 경로를 고정하거나 목적지까지의 경로가 하나로 한정되는 경우에 사용
  • 정적 라우팅에서는 네트워크에 존재하는 모든 목적지 네트워크의 정보를 라우터에 알려줘야 함.
  • 그것을 관리자가 수동으로 설정해야 하므로 소규모 네트워크에서 사용됨.
  • 장점
    • 라우팅 정보가 교환되지 않아 대역폭에 대한 부담이 적다는 장점이 있음.
    • 라우팅 정보가 네트워크로 전달되지 않으므로 보안을 유지하는 데 좋음
  • 단점
    • 동적으로 반영되지 않으므로 어떤 경로에 장애가 발생해도 다른 경로로 우회할 수 없음.
    • 이럴 때는 관리자가 설정을 하나하나 변경해야 해서 번거롭다.
• 동적 라우팅
  • 네트워크 변경을 자동으로 감지하여 라우팅 테이블을 업데이트하거나 네트워크 장애가 발생했을 때 라우터끼리 정보를 교환하여 최적의 경로로 전환하는 기능
  • 관리자는 정적 라우팅처럼 라우팅 테이블에 경로를 수동으로 추가할 필요가 없음.
  • 대규모 네트워크에서는 라우터에 많은 경로가 등록되기 때문에 정적 라우팅을 지원하지 않고 동적 라우팅을 사용하여 경로를 자동으로 업데이트함.

📌 응용 계층의 역할

• OSI 모델의 최상위 계층으로 다양하게 존재하는 응용환경에 공통적으로 필요한 기능을 다룸.
  • 시스템 간의 응용처리는 상호 간에 통신하면서 일련의 업무를 처리할 수 있도록 필요한 서비스 기능을 제공
  • 이메일, 파일 전송, 웹 사이트 조회 등 애플리케이션에 대한 서비스를 제공하는 계층
• WWW(World Wide Web, 월드 와이드 웹): 거대한 통신망인 인터넷은 수많은 사이트, 데이터, 정보를 갖고 있으며, 통신 회선이 거미줄처럼 서로 연결되어 있어서 언제 어디서든 필요한 곳에 접근하거나 정보를 공유하고 주고받을 수 있는 멀티미디어 인터넷 서버
• 클라이언트: 서비스를 요청하는 측
• 서버: 서비스를 제공하는 측
• 클라이언트에서 사용하는 애플리케이션과 서버에서 사용하는 서버 프로그램 간의 통신은 응용 계층의 프로토콜을 사용
• URL: 인터넷에서 파일 위치를 지정하기 위해 기술된 주소. 웹 사이트 주소를 지정하기 위해 사용
• 응용 계층의 주요 프로토콜에는 HTTP, FTP, DNS, SMTP, POP3 등이 있음.

제목 없음

📌 웹 서버의 구조(웹 사이트 접속)

• HTML은 하이퍼텍스트를 작성하는 마크업 언어로 태그를 사용하여 문장 구조나 이미지 파일을 표시
• HTML로 작성된 웹 페이지는 웹 브라우저로 볼 수 있다.
• 하이퍼텍스트로는 문장이나 이미지를 표시하거나 하이퍼링크를 사용할 수 있음.
• 일반적으로 웹 브라우저는 웹 서버(웹 서버 프로그램)의 80번 포트를 통해 HTTP 통신을 함
• 웹 브라우저에서는 HTTP 요청을 보내고, 웹 서버에는 HTTP 응답을 반환
• HTTP/1.1 버전은 keepalive 기능이 있어 데이터를 교환하는 동안 연결을 유지하고 데이터 교환이 끝나면 연결을 끊음.
• HTTP/2 버전은 요청을 보낸 순서대로 응답을 반환하지 않아도 됨.

📌 DNS 서버의 구조 (이름 해석)

• DNS 서버는 ‘이름 해석'을 사용하여 도메인 이름을 IP 주소로 변환
• URL에는 호스트 이름과 도메인 이름이 있는데, 예를 들어 www.gilbut.co.kr에서 gilbut.co.kr은 도메인 이름이고 www는 호스트 이름
• 요청받은 DNS 서버가 해당 도메인 이름의 IP 주소를 모르는 경우에는 다른 DNS 서버에 질의
• DNS 서버는 전 세계에 흩어져 있으므로 연계하면서 동작

📌 메일 서버의 구조 (SMTP와 POP3)

• 메일 송신은 SMTP (프로토콜) 25번 포트를 사용
• 메일 수신은 POP3 (프로토콜) 110번 포트를 사용
• 메일 서버 간에도 SMTP를 사용하여 메일 전송
• 메일 서버에는 메일 박스가 있는데 여기에 메일이 보관됨.
• PING 명령
  • 목적지 컴퓨터와의 통신을 확인하려면 ping 명령을 이용
  • ping 명령은 ICMP(Internet Controm Message Protocol)라는 프로토콜을 사용하여 목적지 컴퓨터에 ICMP 패킷을 전송하고 패킷에 대한 응답이 제대로 오는지 확인하는 명령
  • ping 명령이 정상으로 실행되면 네트워크 연결이 정상이라고 판단할 수 있으므로 문제를 확인할 때 사용
• ping 목적지 IP 주소 ping 목적지 호스트 이름