네트워크에 대해 알기 위해서, 설명에 포함되어 있는 기초 용어들에 대해서 아는 것이 도움이 된다. 관련 기초 용어들을 톺아보자

기초 용어

네트워크 기초 용어

• 네트워크

  데이터를 교환하기 위해 서로 연결된 시스템의 모임
  소규모 네트워크가 모여 더 큰 네트워크를 구성할 수 있는데, 네트워크 끼리는 라우터라는 중개 장비를 사용해 연결한다.

• LAN : Local Area Network

  집,회사 등 제한된 공간에서의 네트워크
  >Ethernet이더넷 : 유선통신 : 랜선을 통해 연결
  >wireless LAN : WLAN : 무선통신 : wi-fi

• WAN : Wide Area Network

  여러 LAN, 다른 네트워크를 하나로 묶어서 멀리 떨어진 기기로 통신 가능하도록 하는 네트워크
  > Internet

• ISP : Internet Service Provider

  인터넷을 연결해주는 대상 : 통신사
  ISP 는 규모와 역할에 따라 Tier 1,2,3 으로 구분된다.

Tier 1

국제범위의 네트워크를 보유하고 있다. 인터넷의 모든 네트워크에 접속이 가능하며, 국가간 해저케이블을 설치,관리하는 통신사들이다. 다른 Tier 에 연결할때 트래픽 전송 비용이 없다.

Tier 2

국가,지방 단위의 네트워크를 보유한다. 일반사용자나 기업을 대상으로 서비스하며 상위 Tier 에 연결할때는 트래픽 전송 비용을 내야한다. 한국의 통신사들은 Tier 2 이다.

Tier 3

Tier 2보다 더 작은 지역을 커버하며 상위 Tier 에게 트래픽 전송 비용을 내야한다.

• 시스템

  내부 규칙에 따라 능동적으로 동작하는 대상

• 전송 매체

  물리적인 전송수단
  > 동축케이블(유선) , 공기(무선) 등

• 인터페이스

  시스템과 시스템을 연결하기 위한 표준화된 접근방법
  대상과 대상을 이어주는 매개체
  > 전파를 라디오가 받으려면 안테나가 필요하다.
  > 기기를 사용하기 쉽게 만들어 주는 프로그램 : UI

• 프로토콜

  데이터 교환시 통신규칙
  서로 동등한 위치에 있는 시스템 사이의, 데이터를 주고 받기 위한
  정보의 형식, 전송 절차 등을 말한다.
  시스템이 전송 매체를 통해 데이터를 교환하려면 표준화된 프로토콜을 사용해야한다.

• 표준화

  서로 다른 시스템의 상호 연동시 필요한 형식의 통일
  > 모든 프린트용기가 A4 용지를 사용가능한 것
  > 프로토콜의 표준화를 하면 서로 다른 기기들 간의 소통이 가능해진다.

시스템 기초 용어

• 노드 : 네트워크를 이루는 장치

  인터넷에 연결된 시스템을 일반화한 용어
  데이터를 주고 받을 수있는 모든 시스템

• 호스트 : 네트워크 끝에 있는 노드

  컴퓨팅 기능이 있는 시스템
  노드 중 IP주소가 할당된 노드를 말한다.
  클라이언트와 서버로 나뉜다.

• 클라이언트, 서버

  클라이언트는 주로 서비스를 요청하고,
  서버는 주로 서비스를 제공하는 호스트이다.
  일반적으로 서버는 클라이언트보다 먼저 실행 상태가 되어 클라이언트의 요청에 대기해야하며, 요청이 있을때 마다 서비스를 반복해서 제공해야한다.
  서버와 클라이언트의 구분은 상대적인 위치에 따라 결정되며 얼마든지 바뀔 수 있다.
  기능적으로, 네트워크 서비스는 응용 프로그램으로 구현가능하기에, 클라이언트 프로세스, 서버 프로세스 등으로 서비스별로 나눌 수 있다.

네트워크의 기능

계층 모델

여러 호스트들이 통신하려면 연결방식을 표준화 할 필요가 있다.
국제 표준화 단체인 ISO에서 OSI 7 계층모델을 제안했다.
(ISO : International Standard Organization)
(OSI : Open System Interconnection)

OSI 7계층 모델

각 계층은 고유 기능을 수행하며, 하위 계층이 위 계층에 서비스를 제공하는 형식으로 동작한다.
송신호스트가 수신호스트에게 파일을 보내고 싶다고 가정해보자
송신호스트는 프로토콜에 맞춰 파일을 보내야한다.
그래서 OSI 7계층에 따라 파일을 포장한다.
포장된 파일은 라우터에게 전달되고, 라우터는 포장을 조금 풀어서 어디로 보내야하는지 결정하고, 보낸다. 수많은 라우터를 거쳐 수신호스트에게 파일이 전달되면, 수신호스트는 포장을 풀어서 파일을 받게된다.

OSI 7계층의 계층별 기능

물리계층

호스트와 전송 매체를 연결하기 위한 인터페이스 규칙과 전송 매체의 특성을 다룬다.

데이터 링크 계층

Noise에 의해 생긴 물리적 전송 오류를 감지해서 송수신 호스트가 오류를 인지할 수 있게 한다.
일반적으로 데이터가 도착하지 못하는 데이터 분실과 내용이 깨져서 도착하는 데이터 변형이 있다.
송신자의 재전송을 통해 오류를 해결할 수 있다.

네트워크 계층

전송한 데이터는 여러 중개 시스템을 거친다. 이 과정에서 올바른 경로를 선택할 수 있게 한다.
일반적으로 라우터Router 가 수행한다.

전송 계층

데이터를 교환하는 최종 주체는 호스트 시스템이 아니라 호스트의 프로세스이다.
전송 계층은 송신 프로세스와 수신 프로세스간의 연결기능을 제공한다.

계층 4 까지의 기능은 운영체제에서 System Call 의 형태로 상위계층에 제공하며, 
이후 계층의 기능은 사용자 프로그램으로 작성된다.

세션 계층

전송 계층과 유사한 세션 연결을 지원한다.
사용자 간의 대화(dialog)개념의 연결로 사용되기에 전송 계층과 구분된다.

세션: 정보교환을 하는 둘 이상의 장치나 사용자의 대화나 송수신 연결 상태

표현 계층

전송되는 데이터의 의미를 잃지 않도록 표현하는 방법을 다룬다.
주요 기능은 압축과 암호화이다.

응용 계층

사용자의 네트워크 응용 환경을 지원한다. 매우 광범위한 기능을 다룬다.

프로토콜과 인터페이스

호스트끼리 통신하는 과정에서각 계층의 모듈은 서로 논리적 통신을 수행해야한다. 각 계층은 정해진 방식으로 통신하는데, 이 과정에서 필요한 규칙이 프로토콜이다.

호스트의 각 계층 사이에는 인터페이스라는 규칙이 존재하고, 하위 계층이 상위 계층에게 제공하는 인터페이스를 서비스라고 부른다.

인터네트워킹

네트워크와 네트워크의 연결을 인터네트워킹이라고 한다.
인터넷은 IP 프로토콜을 지원하는 네트워크가 연결된 시스템을 의미하며, 라우터라는 중개 장비가 네트워크를 연결한다.

게이트웨이 GateWay

인터네트워킹 기능을 수행하는 시스템을 게이트웨이라고 부른다.

리피터 Repeater

물리 계층을 지원한다. 전송거리가 멀어짐에 따라 약해진 신호를 증폭하는 역할을 한다.

브리지 Bridge

리피터의 기능에 데이터 링크 계층의 기능이 추가된 장치이다.

라우터 Router

물리,데이터 링크,네트워크 계층의 기능을 지원한다.
임의의 네트워크에서 들어온 데이터를 어떤 네트워크로 전달해야할지를 결정해야한다.
그래서 자신과 연결된 네트워크와 호스트의 정보를 라우팅 테이블에 보관하고 그 정보를 활용해 판단한다.

프로토콜

통신 시스템이 데이터를 교환하기 위해 사용하는 통신 규칙이다.
OSI 7계층에서는 각 계층마다 프로토콜이 존재한다.

데이터 단위

프로토콜을 사용해서 데이터를 교환할 때는 먼저 데이터를 규격화 하는 작업이 필요하다.
OSI 7계층 모델의 각 계층에서 규격화된 데이터는 교유명칭이 있다.
하지만 보통 PDU(Protocol Data Unit)라고 부른다.

• APDU : 응용 계층의 데이터 단위

• PPDU : 표현 계층의 데이터 단위

• SPDU : 세션 계층의 데이터 단위

• TPPU : 전송 계층의 데이터 단위 , TCP에서는 세그먼트Segment, UDP에서는 데이터그램Datagram이라고 부른다.

• NPDU : 네트워크 계층의 데이터 단위, 패킷Packet이라고 부른다.

• DPDU : 데이터 링크 계층의 데이터 단위, 프레임Frame이라고 부른다.

네트워크 주소의 표현

시스템을 구별하기 위해서 구별자를 부여한다.
컴퓨터에서는 구분자를 숫자로된 주소로 표현한다.
이 방법은 일반 사용자에게 불편하므로 기호형식의 이름을 추가로 부여한다.
구분자는 다음과 같은 네 가지 특징이 있다.

• 유일성

  구분자의 역할은 시스템을 서로 구별해주는 것이다. 따라 같은 구분자를 갖지 않아야한다.

• 확장성

  시스템의 보편화가 진행되며 확장 과정을 거치게 되는데 이때 늘어나는 구분자의 양을 예측하여 최대 한계를 설정해야한다.
  그렇지 않으면 표현할 수 있는 공간의 크기가 제한되어 시스템의 확장성도 제한된다.

• 편리성

  시스템의 내부 처리 구조를 효율적으로 사용할 수 있게 해야한다.
  사용자의 편의를 위해 기호로된 주소를 숫자로 매핑할 수 있어야한다.

• 정보의 함축

  주민번호에 생년월일등의 정보가 함축되어있는 것처럼 정보를 포함해야한다.

주소와 이름

시스템을 지칭하는 구분자는 주소와 이름으로 구성되어야한다.
일반 사용자는 주소를 모르고 이름만으로 시스템에 접근 할 수 있고, 이름과 주소의 연결은 내부적으로 처리된다.

네트워크에는 여러 종류의 주소와 이름이 존재한다. 각 계층의 프로토콜마다 주소를 별도로 관리하기 때문이다.
네트워크 계층의 IP 프로토콜은 IP주소를 사용하고, 데이터 링크 계층에서는 LAN 카드 별로 MAC 주소를 따로 부여한다. 전송 계층의 TCP에서는 프로세스마다 포트Port번호를 할당하고 관리한다.

IP주소

네트워크 계층의 IP프로토콜이 호스트를 구분하기 위해 사용하는 주소이다. 호스트가 인터넷에 연결하기 위해서는 IP주소를 할당받아야한다.
IP주소는 32비트로 구성되는데 보통 8비트씩 4개로 나누어 표현한다.
1101001111011111100100100011110 > 211.223.201.30

128비트로 확장한 IPv6가 출범하여 기존의 IP주소는 IPv4라고 한다.
IP주소는 Packet의 경로를 정하는데 중요한 역할을 한다.

호스트 이름

일반사용자가 IP주소를 기억하기 어렵기에 호스트 이름을 사용한다.
예) kookmin.ac.kr (호스트 이름,기관,나라)

MAC 주소

계층 2의 MAC(Medium Access Protocol)에서 사용하며 LAN 카드에 내장되어 있다.물리 계층을 통해 데이터를 전송할 때는 MAC주소를 이용해 호스트를 구분한다. 따라서 네트워크 계층에서 데이터 링크 계층으로 데이터를 전송할 때는 IP주소를 MAC주소로 변환해야한다.

주소 정보의 관리

호스트 이름을 도메인 이름이라고 하며 이를 IP주소로 변환해야한다.
DNS라는 분산 데이터 베이스 기능을 사용해 체계적으로 수행한다.

호스트 파일

호스트 이름을 IP주소로 변환하는 것은, 호스트이름과 IP주소의 조합을 보관하는 것으로 쉽게 이루어질 수 있다. 한 행에 저장된 호스트의 정보에서 IP주소를 바로 얻을 수 있다. white.korea.co.kr > 211.223.201.27

네트워크 관리자는 관리 대상이 되는 모든 컴퓨터의 호스트 정보를 갱신하고, 네트워크 안에 있는 모든 컴퓨터가 복사함으로 정보의 일관성을 유지해야한다.

호스트 파일에 의한 관리는 간단하지만 수동으로 이루어 지기에,
호스트 수가 많아질 수록 호스트 파일을 갱신하고 복사하는데 시간이 많이 든다. 이런 문제를 해결하는 것이 DNS이다.

DNS

주소와 이름정보를 자동으로 관리하는 분산 데이터베이스 시스템이다.
호스트 주소와 이름을 네임서버NameServer라는 호스트가 관리하고 각 클라이언트가 네임서버에 요청해 IP주소를 얻는다.