Chap01. 컴퓨터 네트워크 시작하기

컴퓨터 네트워크 :여러 개의 장치가 서로 연결되어 정보를 주고받을 수 있는 통신망

인터넷 : 네트워크를 연결한 '네트워크의 네트워크'

 

네트워크 구조

노드, 간선으로 구성됨

  - 노드 : 정보를 주고받을 수 있는 장치

  - 간선 : 정보를 주고받을 수 있는 유무선의 통신매체

 

호스트

  - 네트워크의 가장자리에 위치한 노드

  - 정보를 최초로 생성하고 송수신함

 

서버

  - 서비스를 제공하는 호스트

  - 서비스는 파일,웹페이지,메일 등등 다양함

 

클라이언트

  - 서버에게 서비스를 요청하고 응답을 제공받는 호스트

 

네트워크 장비

  - 호스트가 정보를 송수신할때 거치는 중간 노드

  - 이더넷 허브, 스위치, 라우터, 공유기 등

  - 정보가 원하는 수신지까지 안전하게 전송될 수 있도록 함

 

** 노드가 명확하게 구분되지 않는 경우도 있음

   서버이면서 클라이언트일 수도 있고, 호스트이면서 네트워크 장비일 수도 있음

 

통신매체

  - 노드를 연결시켜 주는 간선

  - 유선 매체, 무선 매체가 있음

 

메시지

  - 노드가 주고받는 정보

  - 웹 페이지, 파일, 메일 등등

 

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네트워크 분류

LAN < CAN < MAN < WAN

 

 

LAN (Local Area Network)

  - 근거리 통신망

  - 가정, 기업, 학교처럼 한정된 공간의 네트워크

 

CAN (Campus Area Network)

  - 학교, 회사 등 여러 건물 단위로 연결되는 규모의 네트워크

 

MAN (Metropolitan Area Network)

  - 도시나 대도시 단위로 연결되는 규모의 네트워크

 

WAN (Wide Area Network)

  - 멀리 떨어져 있는 지역(LAN)을 연결한 네트워크

  - 인터넷도 WAN으로 분류됨

  - 인터넷이 WAN의 전부는 아니며, 불특정 다수에게 공개되지 않은 WAN 구축도 가능함

  - ISP(Internet Service Provider)라는 인터넷 서비스 업체가 구축하고 관리함

  ** ISP(KT,LGU+,SKT)는 사용자에게 WAN(인터넷 등)에 연결 가능한 회선을 임대하고 관련한 서비스들을 제공함

 

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네트워크 메시지 교환 방식

 

회선 교환 네트워크 (Circuit switching)

  - 두 호스트 사이의 회선을 설정하고 메시지를 주고받는 방식

  - 전송로를 확보한 후 메시지를 주고받는 덕분에, 주어진 시간 동안 전송되는 정보의 양이 비교적 일정함

  - 단점은 회선 이용 효율이 낮음

  - 두 호스트가 회선을 사용하는 동안 그 회선과 연결된 다른 호스트들은 통신할 수 없음

  - 대표적인 사례로 전통적인 전화망이 있음

  - 회선 스위치 : 호스트 간의 회선을 적절하게 설정해주는 네트워크 장비

 

패킷 교환 방식 (Packet switching)

  - 메시지를 패킷이라는 작은 단위로 쪼개어 전송함

  - 현대 인터넷 대부분은 패킷 교환 방식을 이용함

  - 정해진 경로만으로 메시지를 송수신하지 않음

  - 통신할 때 전송로를 점유하지 않아 네트워크 이용 효율이 높음

  - 패킷 스위치 : 패킷이 수신지까지 올바르게 도달할 수 있도록 최적의 경로를 결정하거나 패킷의 송수신지 식별함

                        라우터, 스위치 등등

  - 패킷은 페이로드,헤더,트레일러로 구성됨

  

 

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송수신지 유형별 전송 방식

유니캐스트

  - 일대일로 메시지를 주고 받음

 

브로드캐스트

  - 자신을 제외한 네트워크 상의 모든 호스트에게 메시지 전송됨

  - 브로드캐스트가 전송되는 범위를 브로드캐스트 도메인이라고 함

 

멀티캐스트

  - 네트워크 내의 동일 그룹에 속한 호스트에게만 전송함

 

애니캐스트

  - 가장 가까운 호스트에게 전송하는 방식

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프로토콜

  - 노드 간에 정보를 올바르게 주고받기 위해 합의된 규칙이나 방법을 의미함

  - 모든 프로토콜에는 저마다의 목적과 특징이 있음

  - 프로토콜마다 패킷의 헤더 내용이 달라질 수 있음

 

 

네트워크 참조 모델

  - 통신이 일어나는 각 과정을 계층으로 나눈 구조

  - 네트워크 계층 모델이라고도 함

  - OSI 모델, TCP/IP 모델 등등

  * 장점

    - 계층의 목적에 맞게 프로토콜, 네트워크 장비를 구성할 수 있음

    - 물론 명확하게 구분되지 않을 수도 있지만 네트워크 구성 및 설계에 있어 큰 역할을 함

    - 통신 문제가 발생해도 문제 원인을 계층별로 진단하기 수함

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OSI 모델

  - 국제표준화기구(ISO)에서 만든 네트워크 참조 모델

  - 통신 단계를 7계층으로 나눔

응용 계층 (최상위 계층)     표현 계층     세션 계층     전송 계층     네트워크 계층     데이터 링크 계층     물리 계층 (최하위 계층)

 

1. 물리 계층

  - 통신 매체에 맞는 신호로 운반되도록 비트 데이터의 변환이 이루어지고 통신 매체를 통한 송수신이 이루어지는 계층

  - 비트데이터는 1,0으로 표현되며 통신 매체에 따라 전기, 빛, 전파 등의 신호로 운반될 수 있음

  - 주로 네트워크 장비, 통신매체에 관한 계층

 

2. 데이터 링크 계층

  - 네트워크 내 주변 장치 간의 정보를 올바르게 주고받기 위한 계층

  - 물리 계층을 통해 받은 정보에 오류가 없는지 확인하기 등등

 

3. 네트워크 계층

  - 메시지를 다른 네트워크에 속한 수신지까지 전달하는 계층

  - IP 주소를 통해 수신지 호스트와 네트워크를 식별하고, 수신지에 도달하기 위한 최적의 경로를 결정함

 

** 데이터링크계층에서 네트워크 주변 장치 간의 통신이 이루어진다면, 네트워크 계층에서는 네트워크 간의 통신이 이루어짐

 

4. 전송 계층

  - 패킷의 흐름을 제어하거나 전송 오류를 점검해 정확한 전송이 이루어지도록 함

  - 유실된 정보가 없는지, 패킷 순서가 뒤바뀐것이 없는지 등등

 

5. 세션 계층

  - 세션 : 일반적으로 통신을 주고 받는 호스트의 응용 프로그램 간 연결 상태를 의미

  - 이러한 연결 상태를 생성하거나 유지하고 종료되었을 때 끊어 주는 역할을 함

 

6. 표현 계층

  - 사람의 언어를 컴퓨터가 이해할 수 있는 코드로 변환하거나 압축,암호화 등의 작업이 이루어짐

 

7. 응용 계층

  - 사용자가 이용할 응용 프로그램에 다양한 네트워크 서비스 제공

  - 웹페이지, 이메일 등등의 서비스

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TCP/IP 모델

  - TCP/IP 4 계층, 인터넷 프로토콜 스위트,  TCP/IP 프로토콜 스택 이라고도 함

  - IP는 Internet Protocol의 약자

  - 4계층으로 표현되나 OSI모델에 대응하여 설명하기 위해 5계층으로 확장하여 설명하기도 함 

OSI 모델	TCP/IP 모델	TCP/IP 모델 확장
응용 계층	응용 계층	응용 계층
표현 계층
세션 계층
전송 계층	전송 계층	전송 계층
네트워크 계층	인터넷 계층	네트워크 계층
데이터 링크 계층	네트워크 액세스 계층	데이터 링크 계층
물리 계층		물리 계층

  

** 다양한 계층의 프로토콜 집합을 프로토콜 스위트(protocol suite), 프로토콜 스택(protocol stack)이라고 함

 

** 네트워크 참조 모델은 네트워크 구조에 대한 개념 참조를 위해 사용하는 가이드라인이며,

   모든 프로토콜이 모든 모델의 특정 계층에 완벽히 대응되지 않음

 

** OSI 모델의 목적은 이론적 설계를 위한 참조에 가깝고,

    TCP/IP 모델의 목적은 실용적 구현을 위한 참조에 가까움

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캡슐화

  - 송신 과정에서 네트워크 계층을 거치며 헤더 및 트레일러를 추가하는 과정

  - 네트워크 상위 계층의 패킷은 하위 계층에서 페이로드로 간주됨

  - 하위 계층은 위의 계층으로부터 받은 패킷에 헤더 및 트레일러를 추가함

  

역캡슐화

  - 메시지를 수신할 때 캡슐화 과정에서 붙였던 헤더 및 트레일러를 각 계층에서 확인 한 뒤 제거하는 과정

 

 

PDU (Protocol Data Unit)

  - 각 계층에서 송수신되는 메시지의 단위

  - 상위 계층에서 전달받은 데이터에 현재 계층의 프로토콜 헤더 및 트레일러를 추가하면 현재 계층의 PDU가 됨

  - 주로 전송 계층 이하의 메시지를 구분하기 위해 사용

OSI 계층	PDU
응용 계층	데이터(data)
표현 계층
세션 계층
전송 계층	TCP 프로토콜 사용시 - 세그먼트(segment) UDP 프로토콜 사용시 - 데이터그램(datagram)
네트워크 계층	패킷(packet)
데이터 링크 계층	프레임(frame)
물리 계층	비트(bit)

 

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네트워크 성능 평가 기준

처리율 / 대역폭 / 패킷 손실

 

 

트래픽

  - 네트워크 내의 정보량

  - 노드에 트래픽이 몰린다는 것은 노드가 특정 시간동안 처리해야할 정보가 많다는 뜻이며 과부하 발생할 수 있음

 

처리율 (thhroughput)

  - 단위 시간 당 네트워크를 통해 실제로 전송되는 정보량

  - 노드가 트래픽을 얼만큼  처리하는 지 판단하기 위해 사용하는 경우 많음

bps(bit/s)	bit per second
Mbps(Mbit/s)	megabits per second
Gbps(Gbit/s)	gigabits per second
pps(p/s)	packets per second

 

대역폭 (bandwidth)

  - 주파수의 범위를 의미하는 경우도 있지만, 네트워크 성능 측정 영역에서는 단위 시간 동안 통신 매체를 통해 송수신할 수 있는 최대 정보량을 의미

  - 처리율과 같은 단위 사용

  - 높은 대역폭을 가질 수록 많은 정보를 송수신할 능력있음

 

패킷 손실 (packet loss)

  - 전체 패킷 중 유실된 패킷을 백분위로 표현한 값을 사용하는 경우가 많음

  - ping 명령어는 수신지로 다수의 패킷을 전송해 수신지까지 도달 가능한지 여부를 알려줌