컴퓨터 네트워크

여러 장치들이 서로 정보를 주고받을 수 있는 통신망
  • 클라이언트 : 요청을 보내는 호스트
  • 서버 : 응답을 보내는 호스트

네트워크의 구성 요소

  1. 노드
    • 종단 시스템, 호스트: 메세지를 최초로 송신, 생성하는 대상.
    • 주소를 통해 위치를 특정함.
    • 호스트와 배타적 개념은 아님.
    • 네트워크 장비(라우터, 스위치, 공유기 등)
  2. 메세지
    • 주고받는 정보(웹페이지, 사진, 정보 등).
  3. 간선
    • 유선 케이블(트위스티드 페어 케이블, 광케이블).
    • 무선 통신(Wi-Fi).

통신 방식

유니캐스트

  • Unicast
  • 1:1

멀티캐스트

  • Multicast
  • 1:N

브로드캐스트

  • Broadcast
  • 1:All

네트워크 유형

LAN 근거리를 연결한 네트워크

WAN 원거리를 연결한 네트워크

데이터 전송 방식

패킷 교환 네트워크

  • 주고받는 정보를 패킷(packet) 단위로 주고받는 네트워크
  • 패킷이란 패킷 교환 네트워크에서 주고받는 데이터 단위

회선 교환 네트워크

  • 정해진 회선(circuit)으로만 통신하는 네트워크
  • 사전에 연결 수립 작업
  • 다른 호스트는 도중에 끼어들 수 없음
  • 장점 : 전송률 보장
  • 단점 : 회선 이용률 저하

패킷 구성요소

  • 헤더(header) : 패킷에 붙일 부가 정보
  • 페이로드(payload) : 패킷에 보낼 정보
  • 트레일러 : 패킷 뒤에 붙일 부가 정보

프로토콜(protocol)

  • 장비 간 정보를 주고받을 규칙이나 방법
  • 호스트 간에 합의된 의사소통 규칙

헤더의 내용은 프로토콜에 따라서 달라짐

송송수신 과정 단계

OSI 7 계층 vs TCP/IP 모델

캡슐화(encapsulation)

  • 상위 계층에서 받은 패킷을 페이로드로 삼아 프로토콜에 맞는 헤더(혹은 트레일러)를 덧붙이는 것

역캡슐화(capsulation)

  • 하위 계층에서 받은 패킷에서 헤더를 제거하는 작업

PDU (Protocol Data Unit)

  • 각 계층에서 캡슐화된 데이터를 부르는 명칭.
  • 데이터: 응용, 표현, 세션 계층.
  • 세그먼트: TCP 전송 계층.
  • 데이터그램: UDP 전송 계층.
  • 패킷: 네트워크 계층.
  • 프레임: 데이터링크 계층.
  • 비트: 물리 계층.

트래픽

  • 특정 시간 동안 네트워크 내 정보 흐름

전송 속도 (기대 가능한 속도) bps , Mbps , Gbps 등

처리율 (Throughput) bps , Mbps , Gbps 등

대역폭(bandwidth)

  • 네트워크 트래픽을 수용할 수 있는 용량
  • 고속도로의 차선이라고 생각하면 편함

패킷 손실(packet loss)

  • 송수신 과정에서 손실된 패킷
  • 백분율로 표기
  • 명령어 : ping

네트워크 엑세스 계층

  • 이더넷
    • LAN에서 가장 대중적인 기술
    • 물리 계층 , 데이터 링크 계층 (네트워크 엑세스 계층 ) 스펙과 프로토콜 정의
    • IEEE(전기전자공학자협회) 에서 표준을 만듬

이더넷 케이블

  • 전송속도 + BASE + 추가특성
  • C - 동축 케이블
  • T - 트위스티드 페어 케이블
  • S - 멀티 모드 광케이블
  • L - 싱글 모드 광케이블

이더넷 프레임

프리앰블

  • 이더넷 프레임의 시작을 알리는 비트열
  • 시작 10101010
  • 끝 10101011(SFD)

목적지/송신지 MAC 주소 네트워크 인터페이스(NIC)

  • 연결 매체를 통해 받은 신호를 컴퓨터에게 전달
  • 네트워크에 연결하기 위한 하드웨어

이더타입/길이

  • 1536 이상일 경우 - 캡슐화대상
    • 0800 - IPv4
    • 86DD - IPv6
  • 1500 이하일 경우 - 프레임 크기

페이로드

  • 데이터

FCS

  • Frame Check Sum
  • 오류 검출
  • CRC 값이 명시되는 필드

허브와 CSMA/CD

허브(Hub)

  • 물리 계층의 장비
  • MAC 주소를 사용하지 않는다

반이중 통신 ( half-duplex )

  • 전송과 송신 중 하나만 되는 통신
  • 동시에 데이터를 전송할 경우 충돌( colision )

전이중 통신 ( full-duplex )

  • 송신과 수신이 동시에 이루어지는 통신

CSMA/CD

  • 반이중 통신의 충돌을 해결
  • CS
    • Carrier Sense
    • 캐리어(반송파) 감지 : 메세지 전송 전 확인
  • MA
    • Multiple Access
    • 다중 접근 : 두개 이상의 호스트가 동시에 네트워크 접근 (충돌 발생)
  • CD
    • Collision Detection
    • 충돌 감지 : 잼 신호 ( jam signal )를 보낸 뒤 임의의 시간 동안 대기 후 재전송

네트워크 엑세스 계층

스위치

  • 전달 받은 신호를 목적지 포트로만 내보냄
  • 목적지 호스트가 연결된 곳만 충돌 도메인
  • 전이중 모드
  • 데이터 링크 계층 ( MAC주소 )

MAC 주소 테이블 :스위치의 포트와 맥주소를 매칭

학습 과정

  • 플러딩 : 모든 포트에 프레임 전송
  • 포워딩과 필터링 : 목적지 주소로만 내보내고 나머지는 필터링함
  • 에이징 : 특정 시간이 지나면 해당 MAC 주소 삭제

VLAN

  • 포트 기반 VLAN ( 정적 VLAN)
  • MAC 주소 기반 VLAN ( 동적 VLAN )