IT 비전공자인 저는 컴퓨터 구조나 네트워크 관련된 내용만 나오면, 너무 어렵게 느껴지고 피하고만 싶었습니다. 그런데 서비스를 만드는 데 있어서 이런 컴퓨터 공학적인 지식을 갖추는 것이, 확실히 도움이 된다는 것을 최근에 많이 느끼고 있습니다. 최근에는 KT aivle school에서 AWS를 배웠는데, 네트워크에 대한 내용을 이해할 수 없어서 강의 내용의 절반 정도는 놓친 것 같았습니다. 그래서 네트워크에 대해 간략하게 풀어놓은 책인 '모두의 네트워크'라는 책을 읽게 되었고, 그 내용을 토대로 블로그 포스팅을 해보겠습니다.
OSI 7 계층
OSI 모델은 ISO(국제표준화기구)에서 네트워크를 통해 데이터가 전송되는 방식(프로토콜)을 표준화한 규격입니다. 따라서 대부분의 네트워크 장비, 데이터를 송수신하는 컴퓨터는 OSI모델에 따라 설계됩니다.
- 1 계층 : 물리계층
- 2 계층 : 데이터링크계층
- 3 계층 : 네트워크계층
- 4 계층 : 트랜스포트계층
- 5 계층 : 세션계층
- 6 계층 : 표현계층
- 7 계층 : 응용계층
- 1계층 부터 3계층 까지는 송신자가 의도한대로 정확한 위치의 수신자가 데이터를 잘 전달받을 수 있을 지를 결정하는 계층입니다.
- 4 계층(트랜스포트 계층)은 송신자와 수신자 간의 연결을 확인하는 역할과 데이터가 안정적으로 송수신되고 있는지를 확인하는 계층입니다. 또한, 데이터를 적절한 포트로 연결해주는 역할도 합니다.
- 5 계층 부터 7계층까지는 특정 포트(특정 애플리케이션)에서 사용하는 프로토콜을 정의하고 그에 맞추어 데이터를 생성하고, 데이터를 해석하는 역할을 합니다.
이 글에서는 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층을 하나로 묶어서 설명하겠습니다.
캡슐화와 역캡슐화(Encapsulation and Decapsulation)
- 송신측에서 헤더에 정보를 담아 붙이는 캡슐화가 일어나고, 수신 측에서는 헤더의 정보를 해석해가며 캡슐화된 것을 풀어내는 역캡슐화가 일어납니다.
- 각각의 계층에서 붙는 헤더는 각계층에서 사용되는 프로토콜에 따라 정보가 입력됩니다.
- 아래에서 각각의 헤더에 어떤 정보가 포함되는지 설명하겠습니다.
물리계층
- 물리 계층은 0과 1로 이루어진 데이터들은 전기신호로 바꾸어 물리적으로 데이터를 전달하는 계층입니다.
랜 카드
- 데이터를 0과 1로 바꾸어주는 역할을 하는 장비를 랜 카드라고 합니다.
- 랜 카드에서 만들어지는 전기신호는 네트워크의 전송매체를 통해 전달됩니다.
전송매체
- 네트워크의 전송매체는 크게 유선과 무선으로 나뉘며 아래와 같습니다.
유선
- 광케이블
- 트위스트 페어 케이블
무선
- 라디오파
- 마이크로파
- 적외선 등
트위스트 페어 케이블
- 전송매체 중 가장 많이 사용되는 것은 두 가지 종류의 트위스트 페어 케이블입니다.
- UTP 케이블 : 구리 선 여덟 개를 두 개씩 꼬아 만든 네쌍의 전선
- STP 케이블 : 실드로 감싸서 노이즈의 영향을 적게 받는 케이블
- UTP 케이블이 노이즈의 영향을 많이 받지만 가격이 저렴하기 때문에 가장 보편적으로 사용됩니다.
UTP 케이블
- UTP 케이블은 규격과 속도에 따라 분류할 수 있습니다.
| 분류 | 규격 | 속도 |
|---|---|---|
| Cat3 | 10BASE-T | 10Mbps |
| Cat5 | 100BASE-TX | 100Mbps |
| Cat5e | 1000BASE-T | 1000Mbps |
| Cat6 | 1000BASE-TX | 1000Mbps |
| Cat6a | 10GBASE-T | 10Gbps |
| Cat7 | 10GBASE-T | 10Gbps |
- 랜 케이블마다 지원하는 속도가 다르기 때문에 구매시 유의해야합니다.
다이렉트케이블과 크로스케이블
- 컴퓨터의 랜 포트에는 8개의 전선이 들어가는데, 그중 송신에 사용되는 부분은 모든 컴퓨터에서 같습니다.
- 그래서 컴퓨터 간의 연결을 하기 위해서는 크로스 케이블을 사용해야만 충돌이 일어나지 않습니다.
- 스위치를 사용하면 스위치 내에서 크로스케이블과 같은 역할을 하기 때문에 다이렉트 케이블을 사용합니다.
리피터
- 전송과정 중에 신호가 약해진 신호를 다시 정상화하는 장비입니다.
- 다른 장비들에서 리피터의 역할을 하기 때문에 이제는 따로 사용되지 않습니다.
허브
- 여러 개의 포트를 가지고 있어, 여러 대의 컴퓨터끼리 송수신할 수 있도록 해주는 장비입니다.
- 허브는 리피터의 역할도 합니다.
- 허브는 들어오는 데이터를 연결되어 있는 모든 컴퓨터로 전송한다는 문제점이 있습니다.
- 이러한 문제점 때문에 허브는 현재 사용되고 있지 않습니다.
- 허브를 대체한 네트워크 장비는 MAC 주소를 통해 특정한 컴퓨터에 데이터를 전송할 수 있는 스위치입니다. 스위치는 데이터링크 계층에서 더 자세히 설명하겠습니다.
데이터링크계층
- MAC 주소를 활용하여 정확한 송신자가 의도한 수신자에게 전달되도록 하는 계층이다.
MAC 주소
- MAC 주소는 랜 카드를 생산할 때 중복되지않게 유일한 번호로 할당한다.
- MAC 주소는 총 48비트로 되어있으며, 앞쪽 24비트는 제조사 번호가 붙고 뒷쪽 24비트는 제조사가 붙인 일련번호가 붙는다.
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이더넷 헤더
네트워크계층
IP주소를 통해 보내는 작업
장비 : 라우터
트랜스포트계층
응용계층
실제 네트워크 상에서의 데이터 흐름
컴퓨터공학 공부 향후 계획
- 'IT 엔지니어를 위한 네트워크 입문' 읽기 - 2022년 2월 까지
- 'CODE' 읽기 - 2022년 2월 까지
- '한 권으로 읽는 컴퓨터 구조와 프로그래밍' 읽기 - 2022년 4월 까지
- 조금이라도 중요해 보이는 내용은 짧게라도 포스팅하겠습니다.
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