네트워크를 시작하기 전에, 어떤 이론을 공부해야할까? 그거에 대해서 한번 정리해봤다.
(후니의 쉽게 쓴 CISCO 네트워킹 책을 기반으로 작성하였습니다.)

네트워크의 종류

LAN(Local Area Network)

Local Area, 즉 좁은 지역을 의미한다. 예를 들어서, 학교, 중소기업과 같은 크지 않은 범위의 네트워크를 의미한다.

WAN(Wide Area Network)

Wide Area는 Local Area와 반대로 넓은 지역을 의미한다. 도시간의 연결, 나라가의 연결과 같은 광범위한 영역을 의미한다.

추가로 MAN(Metropolitan Area Network)도 있지만 이것은 그렇게 중요하진 않다.(내 생각임)

Ethernet이란?

Ethernet은 네트워킹의 한 종류 입니다. 여기서 사용하는 프로토콜은 CSMA/CD 인데 이게 중요합니다.

CSMA/CD

CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)

위와 같이 A, B, C, D라는 기기가 있다고 가정하자. A는 C로, B는 D로 데이터를 전송하려고 할 때, 네트워크 상에 2개의 데이터가 존재하게 되면 충돌이 발생한다. 충돌이 발생하면, A와 B에서 충돌이 감지되었다는 것을 알고 전송했던 데이터를 다시 돌려받는다. 그 후에, 랜덤한 시간이 흐르고 나서 다시 데이터를 보낸다. 물론 이 랜덤한 시간은 각 기기마다 다르다. 그럼에도 불구하고, 15회 동안 충돌이 계속 감지되면 이 통신을 종료한다.
이 과정이 CSMA/CD의 과정이다.

Tokenring

위에서 설명한 CSMA/CD와 같이 통신할 때 사용하는 프로토콜인 Tokenring이다. 이름대로 Token을 사용해서 통신을 하는 것이다.

위의 토폴로지에서 보여지는 네트워크 영역에는 하나의 Token이 존재한다. 그 Token을 소유한 Station만 통신을 할 수 있다. 이 Token은 한 방향으로 돌면서 모든 Station이 통신할 수 있도록 한다.

CSMA/CD와 Tokenring

CSMA/CD는 충돌이 발생한다는 문제가 있지만 속도가 빠르다. 하지만 이에 비해 Tokenring은 느리긴 하지만 충돌이 발생하지 않는다. 하지만 요즘에는 CSMA/CD를 더 많이 쓰는 듯 하다.

Cable

Cable의 종류에는 2가지가 있다. 하나는 STP(Shielded Twisted-Pair) 케이블, 다른 하나는 UTP(Unshielded Twisted-Pair) 케이블이 있다.

MAC Address

MAC Address는 네트워크 장비마다 고유하게 가지는 식별장치이다. 우리가 흔히 아는 IP 주소와는 다른 개념이다. 네트워크 통신 과정에는 IP 주소만 사용되는 것이 아닌 MAC 주소도 같이 사용된다. 이 과정에서 IP 주소를 MAC 주소로 변환해주는 ARP(Address Resolution Protocol)이 사용이 된다.

ARP 동작 과정

위의 토폴로지에서 ARP 동작과정에 대해 설명할 수 있다.
여기서 R1(1.1.1.1)에서 R3(1.1.1.3)으로 통신하는 과정을 풀어보자. 대신 최초통신이라고 가정하자.
R1은 현재 R3의 IP 주소만 알고 다른 정보인 MAC 주소는 모르는 상태이다. 그렇기 때문에, 통신을 위해 패킷을 보낼 때

Source IP | Source MAC | Destination IP | Destination MAC
1.1.1.1   | .0001      | 1.1.1.3        | FFFF.FFFF.FFFF

이런 식으로 패킷을 구성해서 보낸다. 여기서 FFFF.FFFF.FFFF는 브로드캐스트 MAC 주소를 의미한다.
그 후에, 패킷을 Switch로 보낸다. Switch에서는 이 정보를 가지고 MAC Address Table을 생성해서 R1에 대한 IP, MAC 주소를 저장한다. Switch는 패킷을 보고 브로드캐스트 주소를 통해 패킷이 들어온 패킷을 나머지 다른 모든 포트로 보낸다. 그렇게 해서 보내진 패킷은 R2, R3에 도달하게 된다. R2, R3은 패킷의 Destination IP와 기기의 IP 주소를 비교해서 동일하면 반송할 패킷을 구성하고, 아니라면 온 패킷을 버린다. 우리는 1.1.1.3이 Destination IP 이기 때문에 R3이 반송할 패킷을 구성하고, R2는 온 패킷을 버린다.
R3에서는

Source IP | Source MAC | Destination IP | Destination MAC
1.1.1.3   | .0003      | 1.1.1.1        | .0001

로 패킷을 구성해서 Switch로 보낸다.
Switch에서는 MAC Address Table에 저장되어 있는 R1에 대한 정보를 통해 R1으로 패킷을 보낸다.
이렇게 해서 ARP 동작과정이 끝난다.

~캐스트

~캐스트라 표현한 이유는 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트 이렇게 3가지 종류가 있기 때문이다.

유니캐스트

유니캐스트는 1대 1 통신을 뜻한다.

위 사진처럼 하나의 기기에서 다른 하나의 기기로 통신하는 것을 뜻한다.

브로드캐스트

브로드캐스트는 1대 다수 통신을 뜻한다. 여기서 다수는 1대 다수에서 1을 제외한 나머지 모든 기기를 말한다.

위의 사진처럼 하나의 기기에서 다른 나머지 기기로 통신하는 것을 뜻한다. 브로드캐스트는 CPU에 프레임을 보내기 때문에 속도가 느려진다는 단점이 있다.

멀티캐스트

멀티캐스트도 브로드캐스트와 같이 1대 다수 통신이다. 하지만 여기서 다수는 이 통신에서 관련이 있는 여러 개의 기기만 뜻한다.

이와 같이 하나의 기기에서 관련있는 몇 개의 기기로만 통신하는 것이 멀티캐스트이다.

OSI 7 Layer

다음은 OSI 7 계층이다.
어떤 네트워크가 하나 있다고 가정하자. 그런데 갑자기 이유 모를 오류에 의해 네트워크가 고장이 났다. 이때, 그 오류를 찾기 위해 하나하나 찾아본다면 매우 오래걸릴 것이다. 이를 막기 위해 OSI 7 계층을 사용한다. 즉, 네트워크 통신 과정을 7개로 나누어 오류가 발생했을 때 어느 계층의 통신이 어떻게 고장났는지 바로 알 수 있을 것이다.
OSI 7 계층은 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층, 전송 계층, 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층으로 나뉜다.
OSI 7 계층 내용은 많아서 따로 하나 만들 예정이다.

프로토콜

프로토콜이란 네트워크에서 통신할 때 지켜야할 규칙이다. 에를 들어, 언어와 비교를 해보자. 한국에 외국인이 놀려왔다고 가정하자. 그 외국인이 한국인과 대화할 때 영어를 사용하고 한국인이 한국어를 사용한다면 그 둘은 소통할 수 없을 것이다. 반면에, 한국인과 한국인이 대화할 때는 수월하게 잘 소통할 수 있다. 프로토콜도 이와 같이 네트워크 상에서 통신할 때 서로 잘 인식할 수 있도록 하는 것이다. 현재 인터넷에서 가장 많이 사용하는 프로토콜은 TCP/IP 이다.
이외에도 다른 프로토콜이 있지만 이것도 따로 만들 예정이다.