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네트워크

네트워크 기본 이론


http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=11491623 이책을 기반으로 정리한 것 입니다.


시스템 System

내부 규칙에 따라 능동적으로 동작하는 대상을 가리킨다. 주로 컴퓨터

인터페이스 interface

시스템과 전송매체의 연결 지정에 대한 규격. 인터넷선과 컴퓨터의 연결지점

전송 매체 Transmission Media:

시스템끼리 정해진 인터페이스를 연동해 데이터를 전달하기 위한 물리적인 전송수단. 케이블

1-1. 프로토콜 Protocol (서로 다른 호스트에 위치한 동일 계층끼리의 통신 규칙)

상호 연동되는 시스템이 전송 매체를 통해 데이터를 교환할 때 표준화된 특정 규칙

주종 관계가 아닌 동등한 위치에 있는 시스템 사이의 규칙이라는 측면이 강조되어 인터페이스와 구분됨

1-2. 프로토콜은 통신 시스템이 데이터를 교환하기 위해 사용하는 통신 규칙이다. OSI 7계층 모델에서는 각 계층에서 수행하는 프로토콜이 서로 독립적이라 간주한다. 따라서 계층 1에는 계층 1끼리 통신할 수 있는 프로토콜이 존재하고, 계층 2에는 계층 2끼리 통신할 수 있는 프로토콜이 존재한다.

네트워크 Network

프로토콜을 사용하여 데이터를 주고받는 이들을 하나의 단위로 통칭하여 네트워크라고 부른다.

네트워크가 모여 더 큰 네트워크를 구성할 수 있는데(LAN, WAN, MAN..), 네트워크끼리는 라우터 Router라는 중개 장비를 사용해서 연결한다.

인터넷 Internet은 전 세계의 모든 네트워크가 유기적으로 연결되어 동작하는 통합 네트워크이다. 인터넷으로 연결된 시스템, 인터페이스, 전송매체, 프로토콜 들은 그 종류가 매우 복잡하고 다양하지만, 데이터 전달 기능에 한해서는 공통으로 IP(Internet Protocol) 프로토콜을 사용한다.

호스트 Host

일반적으로 컴퓨팅 기능이 있는 시스템을 의미.

클라이언트 Client

서비스를 이용하는 시스템

서버 Server

서비스를 제공하는 시스템. 일반적으로 서버는 클라이언트보다 먼저 실행 상태가 되어 클라이언트의 요청에 대기해야 한다.


계층모델

특징이 다른 여러 호스트를 서로 연결해서 통신하려면 연결 방식을 표준화해야 한다. 국제 표준화 단체인 ISO(International Standard Organization)에서는 OSI(Open System Interconnection) 7계층 모델을 제안하여, 네트워크에 연결된 시스템이 갖추어야 할 기능을 상세히 정의하고 있다.

OSI 7계층 모델(OSI 7 Layer Model)에 따르면, 네트워크에 연결된 호스트들은 그림과 같이 7계층으로 모듈화된 통신 기능을 갖추어야 한다. 일반 사용자는 계층 맨 위에 있는 응용 계층을 통해 데이터의 송수신을 요청하며, 이 요청은 하위 계층에 순차적으로 전달되어 맨 아래에 있는 물리 계층을 통해 상대 호스트에 전달된다. 그리고 각 계층으로 하달되는 과정에서 계층별로 자신이 담당하는 기능을 수행하여 데이터를 안전하게 전달해 준다. 데이터를 수신하는 호스트에서는 호스트와 반대 방향으로 처리가 이루어진다.

(중계 노드: 라우터)

출처: blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=jk130694&logNo=220682647754&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F

물리 계층 Physical Layer (물리적으로 데이터를 전송하는 역할을 수행)

물리 계층은 호스트를 전송 매체와 연결하기 위한 인터페이스 규칙과 전송매체의 특성을 다룬다.

데이터 링크 계층 Data Link Layer (구간 사이 프레임 전달 역할 수행, MAC 주소 사용)

데이터 링크 계층은 물리적 전송 오류를 감지하는 기능을 제공해 송수신 호스트가 오류를 인지할 수 있도록 해준다. 대표적인 물리적 오류로는 데이터가 도착하지 못하는 데이터 분실과 내용이 깨져서 도착하는 데이터 변형이 있다. 보통 오류 제어는 수신자가 데이터를 받았다는 응답을 일정 시간 이상 하지 않으면 송신자가 원래의 데이터를 재전송하는 방식으로 처리한다.(타임아웃)

데이터 단위: 프레임 Frame

네트워크 계층 Network Layer (IP 주소 사용, 라우터의 기능 한계)

송신 호스트가 전송한 데이터가 수신 호스트까지 안전하게 도착하려면 여려 개의 중개 시스템(라우터)을 거쳐야 한다. 이 과정에서 데이터가 올바른 경로를 선택할 수 있도록 지우나 하는 계층이 네트워크 계층이다. 네트워크 부하가 증가하면 특정 지역에 혼잡이 발생할 수 있는데, 혼잡제어도 전송 경로와 관계되므로 네트워크 계층이 담당한다.

데이터 단위: 패킷 Packet

전송계층 Transport Layer (오류 검출 및 흐름 제어, TCP UDP 포트 번호 사용)

컴퓨터 네트워크에서 데이터를 교환하는 주체는 호스트 시스템이 아니고, 호스트 내부에서 실행되는 네트워크 프로세스(프로그램)이다. 전송계층은 송신 프로세스와 수신 프로세스 간의 연결 기능을 제공하기 때문에 프로세스 사이의 안전한 데이터 전송을 지원한다. 전송 계층은 데이터가 전송되는 최종적인 경로상의 양 끝단 사이의 연결이 완성되는 곳이다. 일반적으로 계층 4까지의 기능은 운영체제에서 시스템 콜 System Call 형태로 상위 계층에 제공하며, 계층 5~7의 기능은 사용자 프로그램으로 작성된다.

데이터 단위: TCP(세그먼트), UDP(데이터 그림)

TCP는 연결형 서비스 지원, 데이터를 보내면 응답을 받으므로 신뢰성이 좋다.

UDP는 이 연결형 서비스 지원, 송신한 데이터에 대한 응답을 받지 않고 데이터를 계속 전송 영상, 게임과 같은 연결에 좋다.

세션 계층부터 응용 계층까지는 별 내용 없다...

게이트웨이 Gateway

인터넷 워킹(네트워크끼리 연결된 것) 기능을 수행하는 시스템을 일반적으로 게이트웨이라 부른다.

종류가 다양하지만 리피터, 브리지, 라우터 등이 가장 일반적인 구분 방식이다.

■ 리피터 Repeater

물리 계층의 기능을 지원. 물리적 신호는 전송 거리가 멀수록 감쇄되기 때문에 중간에 이를 보완해주어야 함. 리피터는 신호를 물리적으로 단순히 증폭해준다.

■브리지 Bridge

리피터 기능에 데이터 링크 계층의 기능이 추가된 것으로 물리 계층에서 발생한 오류를 해결해준다.

■라우터 Router

물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층의 기능을 지원한다.

임의의 네트워크에서 들어온 데이터를 어느 네트워크로 전달할지 판단할 수 있어야 한다. 이를 위하여 라우터는 자신과 연결된 네트워크와 호스트들의 정보를 유지, 관리함으로써 특정 경로가 이용 가능한지 와 다수의 경로 중에서 어느 경로가 빠른 데이터 전송을 지원하는지 판단할 수 있어야 한다. 네트워크와 호스트에 대한 정보는 일반적으로 라우팅 테이블에 보관된다.


MAC 주소

MAC 주소는 계층 2에서 사용하며 일반적으로 LAN 카드에 내장되어 있다. 물리 계층을 통해 데이터를 전송할 때는 MAC 주소를 이 요해서 호스트를 구분한다. 따라서 네트워크 계층에서 데이터 링크 계층으로 데이터를 전송할 때는 먼저 IP 주소를 MAC 주소로 변환(ARP) 해야 한다. IP 주소는 라우터를 통해 경로를 지정하지만 실제 데이터는 MAC 주소를 이용해 전송된다. 호스트 A -- B -- C 가진 송 매체로 연결 되호스트 A가, 호스트 C로 데이터를 보내기 위해서는 MAC 주소를 통해 A에서 B로 B에서 C로 즉, 단대 단연 연결만 전달할 수 있다. 쉽게 말하면 물리 계층 MAC 주소는 호스트에서 바로 옆 하나의 호스트에만 연결만 지원할 수 있다는 이야기. 고유하다

■ IP 주소 (ex. 192.168.0.1)

네트워크 계층의 기능을 수행하는 IP 프로토콜에서 사용되며, IP 패킷이 지나가는 경로를 결정하는 라우팅의 기준이 된다. 고유하다

■ 포트 주소(포트 번호)

전송 계층에서 사용하며, 호스트에서 실행되는 프로세스를 구분해 준다. TCP와 UDP가 독립적으로 포트 주소를 관리하며, 포트 번호 또는 소켓 주소라는 용어를 사용하기도 한다. 즉 프로세스 A(프로그램)에 포트 번호 25번이 부여되었다. 그럼 A라는 프로세스 이름은 SMTP(Well-Known, 이메일 전송 관련)이고 SMTP 관련 데이터는 포트 25번을 통해서만 주고받을 수 있다. 즉, 프로세스를 구분하기 위한 번호

DNS Domain name System 서비스

인터넷에서 호스트와 연결하려면 해당 호스트의 IP 주로를 알아야 한다. 그런데 숫자로 된 IP 주소는 기억하기 힘들어서 의미 파악이 쉬운 문자로 된 호스트 이름을 사용하는 것이 일반적이다. DNS라는 이름과 주소 변화 기능을 이용해서 IP 주소를 얻는 것이다. 즉 도메인 www.naver.com 을 IP 주소로 바꾸어 주는 것.


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