[KT 에이블스쿨] 05.12 네트워크
네트워크
- 두 개 이상의 장치 노드가 서로 연결되어 데이터를 주고받는 시스템
- 노드간 올바르게 주고 받기 위해 정해진 규칙을 프로토콜이라고 함
- 노드 : 네트워크 장치
- 링크 : 노드의 연결
- 데이터 : 노드 사이 주고 받는 메시지
네트워크 유형
- LAN(Local Area Network, 근거리 통신망) : 소규모 지역(회사, 학교)
- WAN(Wide Area Network, 광역 통신망) : 국가, 대륙 간 장거리
- PAN(Personal Area Network, 개인 통신망) : 블루투스, NFC 등 개인 기기 간 연결
- MAN(Metropolitan Area Network, 도시권 통신망) : 도시 단위의 광역
네트워크 물리 장치
- 호스트 : 데이터 송.수신기
- 라우터 : 서로 다른 네트워크 간 데이터를 전달하는 장치
- 스위치 : 내부 네트워크 내에서 최적의 데이터 경로 제공
- 허브 : 여러 장치를 연결하는 단순 네트워크 장치
- 모뎀 : 인터넷 신호를 변환하여 네트워크 연결
TCP / IP 모델과 OSI 7 Layer 차이
- TCP/IP : 실용적이며 인터넷 실무 환경에서 널리 사용
- OSI 7 Layer : 개념적이고 이론적으로 표준화된 참조 모델
TCP/IP 4계층
- 네트워크 액세스 계층 (Network Access Layer)
: 실제 데이터 전송을 담당하는 계층 (이더넷, Wi-Fi 등) - 인터넷 계층 (Internet Layer)
: IP 주소 지정 및 패킷 라우팅 (IP, ICMP, ARP) - 전송 계층 (Transport Layer)
: 송·수신 장치 간의 신뢰성 있는 데이터 전송 담당 (TCP, UDP) - 응용 계층 (Application Layer)
: 최종 사용자에게 서비스 제공 (HTTP, FTP, SMTP 등)
OSI 7 계층
- 물리 계층 (Physical Layer)
: 케이블, 전기 신호 등 물리적 전송 매체 - 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)
: MAC 주소 기반 통신, 스위칭 (프레임 전송) - 네트워크 계층 (Network Layer)
: IP 주소 설정 및 라우팅 (패킷 전달) - 전송 계층 (Transport Layer)
: 신뢰성 있는 데이터 전달 보장 (TCP, UDP) - 세션 계층 (Session Layer)
: 통신 세션 연결, 유지 및 종료 - 표현 계층 (Presentation Layer)
: 데이터 형식 변환, 암호화, 압축 - 응용 계층 (Application Layer)
: 사용자 인터페이스 제공 (웹, 이메일 등)
캡슐화(Encapsulation)
- 데이터를 송신할 때 상위 계층의 데이터를 하위 계층이 감싸서 전송하는 과정
역캡슐화(Decapsulation)
- 수신 측에서 하위 계층에서 상위 계층으로 데이터를 해석하여 전달하는 과정
물리 계층
- OSI7계층의 가장 하위 계층(1계층)
- 네트워크 데이터의 물리적 전송 담당
- 데이터를 0과 1의 비트형태로 변환하여 신호로 전송하는 역할
- 하드웨어 중심
<주요 역할>
- 데이터 신호 변환 및 전송
- 전송매체 및 네트워크 장비 관리
- 전송 속도 및 동기화
전송매체 역할
- 네트워크 데이터를 물리적으로 전달하는 통로
- 신호를 통해 비트 데이터 전송
1. 유선 전송매체
- 동축 케이블
- UTP
- 광섬유
2. 무선 전송매체
- Wi-Fi(무선 LAN)
- 블루투스
- Zigbee
- NB-IoT / LoRa
- 위성통신
전송매체 장비
- 리피터
- 허브
- 모뎀
-네트워크 인터페이스 카드
허브 통신 방식
- 브로드캐스트 방식
- 반이중 방식
- CSMA/CD
데이터 링크 계층
-제 2계층, 데이터프레임 생성 및 전송
- 네트워크 장치 간 물리적 연결 관리, 신뢰성 있는 데이터 전송 보장
- 프레임 단위로 전송
<주요 역할>
- 프레임 생성 및 데이터 흐름 제어
- 오류 검출 및 수정
- MAC(Media Access Control) 주소 기반 통신
- 네트워크 토폴로지 관리 및 접근 제어
- 데이터 링크 계층의 하위 계층 구조
스위치
- 네트워크에서 데이터를 가장 효율적으로 전달하기 위한 2계층 장비
- 허브와 달리 MAC 주소 기반으로 목적지 장치에만 데이터 전송
- 충돌 도메인을 분리하여 CSMA/CD 방식보다 효율적인 데이터 전송 가능
<주요 역할>
- MAC주소 학습 및 전송
- 충돌 도메인 분리
- 브로드캐스트 관리 및 VLAN 지원
VLAN(가상 LAN)
- 하나의 물질적인 네트워크에서 논리적으로 여러 개의 네트워크를 분리하는 기술
- 같은 물리적 네트워크 내에서도 서로 다른 VLAN그룹에 속한 장치들은 통신 불가능(보안성 및 트래픽 분산 효과)
<주요 역할>
- 네트워크 분리 및 보안 강화
- 브로드캐스트 도메인 분리
- 유연한 네트워크 구성
- 관리 용이성
네트워크 계층
- 3계층, 데이터를 출발지에서 목적지까지 효율적으로 전달하는 역할을 담당
- IP주소를 기반으로 패킷을 라우팅, 서로 다른 네트워크 간 통신을 가능하게 함
- 비신뢰성, 비연결성 프로토콜
<주요 기능>
- 패킷 전달
- 라우팅 및 경로 선택
- 논리적 주소 지정
<주요 프로토콜>
- IP
- ICMP
- ARP
- OSPF & RIP
<주소체계>
IP주소
- 네트워크 주소 : 네트워크를 식별하는 부분, ip주소에선 서브넷 마스크를 통해 네트워크 주소화 호스트 주소를 구분
- 호스트 주소 : 같은 네트워크 내에서 각 장치를 식별하는 부분, 네트워크 내에서 서로 다른 호스트 주소를 가져야 함
CIDR
- 기존의 클래스 기반 IP주소 체계를 대체하는 유연한 주소 할당 방식
- 네트워크 주소 뒤에 /와 숫자를 사용하여 서브넷 크기 지정
- ip주소 공간 절약 : 필요에 맞게 서브넷을 나눌 수 있음
- 라우팅 테이블 크기 감소 : ISP가 여러 네트워크를 하나의 경로로 광고 가능
정적 IP / 동적 IP / 사설 IP / 공인 IP
라우팅
- 서로 다른 네트워크 간에 데이터 패킷을 전송할 때 최적의 경로를 선택하고 전달하는 과정
- 라우터 또는 L3스위치에서 수행
- 패킷의 목적지 IP 주소를 기반으로 경로 결정
<주요 역할>
- 패킷 전달
- 최적 경로 선택
- 네트워크 트래픽 관리
- 네트워크 분할 및 보안 강화
전송계층
- 4계층, 데이터의 종단 간 전송 담당
- 송신 측과 수신 측 애플리케이션 간 신뢰성 있는 데이터 전달 보장
- TCP, UDP
<주요 기능>
- 애플리케이션 간 데이터 전송
- 데이터 흐름 및 오류 제어
- 포트 번호를 이용한 데이터 식별
세그먼트
- 전송계층에서 데이터를 처리하는 단위
- 상위계층에서 받은 데이터를 작은 단위로 나누어 세그먼트로 변환
- 세그먼트는 TCP, UDP 헤더를 포함하여 수신 측에서 올바르게 데이터를 조립할 수 있도록 구성
TCP
- 신뢰성 높은 연결형 프로토콜
- 3-way Handshake를 통해 연결 설정
- 데이터 흐름 제어, 오류 검출, 패킷 재전송 기능 제공
- 웹 브라우징(HTTP,HTTPS), 이메일(SMTP, IMAP). 파일 전송(FTP)
UDP
- 비연결형 프로토콜(빠른 전송, 신뢰성 보장 X)
- 오류 검출 기능은 있지만 패킷 손실 시 재전송 없음
- 온라인 게임, VoIP(음성 통신), 스트리밍 서비스
오류제어 : 데이터가 송신 측에서 수신 측까지 신뢰성있게 전달되도록 보장
흐름 제어 : 송신자와 수신자의 데이터 처리 속도를 조절하여 네트워크 혼잡 방지
혼잡 제어 : 네트워크가 과부하 상태가 되지 않도록 데이터 전송 속도를 조절
응용 계층
- 최상위 계층, 사용자와 네트워크 서비스를 연결하는 역할
- 사용자가 직접 접하는 서비스가 동작하는 계층
- 다양한 네트워크 애플리케이션 프로토콜을 통해 데이터 전송 수행
<주요 역할>
- 사용자 인터페이스 제공
- 데이터 형식 변환 및 전송
- 네트워크 서비스 관리