네트워크
여러 장치(컴퓨터, 스마트폰 등)를 서로 연결해 데이터를 주고 받을 수 있게 만든 통신 구조
이를 이용해 이메일, 웹 브라우징, 파일 공유, 메신저 등 다양한 서비스를 이용할 수 있음
호스트: 네트워크에서 데이터를 주고받는 객체
클라이언트: 서비스를 요청하는 장치
서버: 서비스를 제공하는 장치
라우터: 네트워크 간 데이터를 전달하는 장치 (최적의 경로를 선택하여 전송)
스위치: 같은 네트워크 내에서 데이터를 전달하는 장치
액세스 포인트(AP): 무선 네트워크를 제공하는 장치
케이블 및 무선 매체
유선: 이더넷 케이블(LAN선)과 같은 물리적 연결
무선: Wi-Fi, 블루투스 등
IP 주소: 네트워크 상의 장치 위치를 나타내는 고유한 주소
MAC 주소: 네트워크 장치에 부여된 고유한 물리적 주소 (장치 식별에 사용)
방화벽: 네트워크 보안을 위한 장치 (외부 공격으로부터 보호)
네트워크 종류 - LAN과 WAN
LAN (Local Area Network)
제한된 지역 내(가정, 사무실, 학교 등)에서 사용하는 네트워크
가까운 거리에서 여러 장치(컴퓨터, 프린터, 스마트폰 등)를 연결하여 데이터를 주고받는 데 사용됨
- 고속 데이터 전송: 짧은 거리에서 높은 속도로 통신 가능
- 자체 관리: 사용자가 네트워크를 설정하고 관리
- 저비용: 구축 및 유지 비용이 낮음
사용 예: 회사 내 사내망, 가정에서 공유기로 연결된 네트워크
WAN (Wide Area Network)
넓은 범위를 연결하는 네트워크, 국가나 대륙을 넘는 광범위한 네트워크를 의미
여러 LAN을 연결해 하나의 큰 네트워크를 형성
- 넓은 범위: 도시, 국가, 대륙 간 네트워크 연결
- 느린 속도: 거리와 데이터 양에 따라 LAN보다 속도가 느릴 수 있음
- 복잡한 관리: 인터넷 서비스 제공자(ISP)가 네트워크를 관리
- 고비용: 데이터 전송 장비와 유지 비용이 높음
사용 예: 인터넷, 기업 간 데이터 센터 연결
데이터 전송 방식
회선 교환 방식 (Circuit Switching)
데이터를 전송하기 전에 송신자와 수신자 간에 고정된 통신 경로(회선)를 설정하고, 해당 경로를 통해 데이터를 전송하는 방식
특징
- 독점 자원 사용: 데이터 전송 동안 다른 사용자가 해당 경로를 사용할 수 없음
- 연속적 데이터 흐름: 데이터가 순서대로 전달됨
장점
- 안정적이고 신뢰성이 높음(데이터 손실이 거의 없음)
단점
- 네트워크 자원 낭비 (사용자가 데이터를 전송하지 않아도 경로가 점유됨)
- 다수의 사용자에게 비효율적
패킷 교환 방식 (Packet Switching)
데이터를 작은 단위인 패킷으로 나누어 전송하며, 각 패킷이 독립적으로 네트워크를 통해 목적지로 전달되는 방식
특징
- 데이터 분할: 데이터를 작은 패킷으로 쪼갬
- 경로 동적 선택: 각 패킷이 네트워크 상태에 따라 서로 다른 경로로 전송 가능
- 효율성: 네트워크 자원을 필요할 때만 사용, 자원을 공유함
- 재조립 필요: 목적지에서 패킷을 모아 원래 데이터로 복원
장점
- 네트워크 자원을 효율적으로 사용 (자원이 여유로울 때 전송 가능)
- 여러 사용자가 동시에 네트워크를 이용 가능
- 데이터 전송 경로를 유연하게 선택
단점
- 패킷 손실이나 순서 꼬임이 발생할 수 있음
- 데이터 재조립 시간 소요
사용 예: 인터넷(TCP/IP 기반의 통신), 이메일, 웹 브라우징 등
패킷 교환 방식에서 발생하는 딜레이
처리 딜레이 (Processing Delay)
정의: 네트워크 장치(라우터, 스위치 등)가 패킷을 처리하는 데 걸리는 시간
패킷의 헤더를 분석하고 목적지를 결정, 오류 검사 및 데이터 확인
특징: 일반적으로 매우 짧음
큐잉 딜레이 (Queuing Delay)
정의: 패킷이 전송되기 전에 라우터나 스위치의 큐에서 대기하는 시간
네트워크 장치로 들어오는 패킷이 많아 대기열이 길어질 때 발생
트래픽이 많아지면 딜레이가 길어질 수 있음
전송 딜레이(Transmission Delay)
정의: 패킷의 데이터를 네트워크 링크로 내보내는 데 걸리는 시간
패킷 크기와 링크의 대역폭(전송 속도)에 따라 결정
특징: 링크 속도가 낮거나 패킷 크기가 크면 딜레이가 증가
전파 딜레이(Propagation Delay)
정의: 패킷이 네트워크 링크를 통해 실제로 전달되는 시간
링크의 물리적 길이(거리)에 따라 결정되고 대역폭과는 무관
특징: 거리가 멀수록 딜레이가 증가 (속도는 일정)
프로토콜
네트워크에서 데이터를 주고받는 규칙과 약속
서로 다른 장치가 효율적이고 정확하게 통신할 수 있도록 정해진 방식
역할
- 데이터 구조 정의
- 데이터를 어떤 형식으로 보낼지 정함 (예: 패킷의 구성 요소)
- 헤더, 본문, 오류 검사 데이터 등 포함 - 전송 규칙 정의
- 데이터가 어떻게 전송되고 확인될지를 정함
- 연결 설정, 데이터 흐름 관리, 오류 처리 등 - 호환성 보장
- 서로 다른 운영체제나 장치가 동일한 프로토콜을 사용할 수 있도록 보장
OSI 7계층과 TCP/IP 4계층
- 데이터 전송 방식
데이터 송수신은 택배 시스템과 비슷하다.
데이터는 출발지(클라이언트)에서 목적지(서버)로 이동하는데,
이때, 데이터를 포장하고, 경로를 설정하며, 배달하는 단계(계층)을 거쳐 이동한다.
- 프로토콜은 각 단계에서 사용하는 도구로써, HTTP, TCP, IP 같은 프로토콜이 단계별로 데이터를 처리한다.
-
OSI 7계층과 TCP/IP 4계층은 이런 과정을 체계적으로 설명함
- 데이터를 송수신할때 어떤 순서로 통과하는지 보여줌
- "데이터는 응용 계층에서 생성되어 전송 계층, 인터넷 계층을 거쳐 실제 네트워크로 나간다" -
OSI 7계층과 TCP/IP 4계층의 차이점
- OSI 7계층: 이론적이고 교육적인 참조 모델
- TCP/IP 4계층: 인터넷 통신의 실용적인 구현 모델
OSI 7계층
응용 계층
사용자와 가장 가까운 계층, 네트워크 서비스를 직접 제공함
예: 웹 브라우징(HTTP), 파일 전송(FTP), 이메일(SMTP)
표현 계층
데이터의 형식을 변환하여 송신자와 수신자가 동일한 데이터 형식을 사용할 수 있게 함
데이터 암호화(SSL/TLS), 압축, 인코딩/디코딩 수행
세션 계층
두 장치 간 세션(연결)을 설정, 유지, 종료
데이터 동기화와 체크포인트 제공
전송 계층
데이터가 신뢰성 있게 전달되도록 보장
TCP: 연결 지향, 데이터 신뢰성 보장
UDP: 비연결 지향, 빠른 데이터 전송
네트워크 계층
데이터를 목적지까지 전달하기 위한 경로 설정과 패킷 전달 관리
IP 주소를 기반으로 통신 수행
데이터 링크 계층
물리 계층에서 데이터를 프레임으로 변환하고, 네트워크 계층으로 전달
오류 검출, 수정 및 흐름 제어 수행
MAC 주소를 사용하여 네트워크 내 장치 식별
물리 계층
데이터를 실제 신호(전기, 광, 무선)로 변환하여 전송
케이블, 커넥터, 주파수 등 물리적 매체와 관련됨
헤더: 데이터를 보낼 때 추가해야하는 정보
캡슐화: 데이터를 상위 계층에서 하위 계층으로 내려보내며 각 계층에서 헤더를 추가함, 최종적으로 물리 계층에서 신호로 변환되어 전송
역캡슐화: 데이터를 수신 측에서 하위 계층에서 상위 계층으로 올리면서 각 계층의 헤더를 제거
OSI 모델의 핵심 원리
- 계층별 독립성: 각 계층은 독립적으로 동작하며, 다른 계층과는 인터페이스만 정의됨
- 상호 운용성: 서로 다른 시스템과 장치 간 통신이 가능하도록 표준화된 구조 제공
- 문제 분리: 특정 계층에서 발생한 문제를 쉽게 식별하고 해결 가능
TCP/IP 4계층
응용 계층
사용자가 네트워크와 직접 상호작용하는 계층
데이터를 요청하거나 응답하는 역할 수행
OSI 모델의 응용 계층, 표현 계층, 세션 계층 기능을 통합
예시 프로토콜: HTTP, FTP, SMTP, DNS(도메인 이름을 IP 주소로 변환)
전송 계층
데이터 전송의 신뢰성과 속도 관리
송신 측과 수신 측 간에 데이터의 흐름 제어 및 오류 검출 수행
OSI 모델의 전송 계층에 해당
예시 프로토콜: TCP, UDP
인터넷 계층
데이터를 목적지까지 전달하기 위한 경로 설정과 패킷 전송 관리
OSI 모델의 네트워크 계층에 해당
예시 프로토콜: IP, ARP
네트워크 인터페이스 계층
데이터를 물리적 신호로 변환하고 전송
OSI 모델의 데이터 링크 계층, 물리 계층에 해당
예시 기술: 유선 네트워크(Ethernet), 무선 네트워크(Wi-Fi)
캡슐화와 역캡슐화
