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1. 네트워크의 기본 개념
용어 정의
| 용어 | 정의 |
|---|---|
| 네트워크 | PC들이 서로 연결되어 리소스(컴퓨팅 파워, 메모리, 정보)를 공유하는 것 |
| 기본 프로토콜 | 인터넷에서 공통적으로 사용하는 룰을 지켜야하는데 이를 프로토콜이라고 한다. 인터넷에서 사용하는 규칙은 TCP/IP라고 한다. |
인터네트워크의 종류
| 종류 | 접두사 의미 | 특징 |
|---|---|---|
| 인터넷 (Internet) | Inter- (Between) | 네트워크들의 네트워크 (Network of Networks). 여러 개의 네트워크가 연결된 형태 |
| 인트라넷 (Intranet) | Intra- (Within) | 특정 회사나 조직 내부에서만 접속 가능한 네트워크 |
| 엑스트라넷 (Extranet) | Extra- (External) | 인트라넷을 협력 회사나 고객까지 확장하여 사용할 수 있게 만든 네트워크 |
2. 네트워크 분류 및 프로토콜
네트워크 분류
| 분류 | 범위 | 대표 프로토콜 | 표준 규약 |
|---|---|---|---|
| LAN (Local Area Network) | 반경 100m 이내 | 유선: 이더넷(Ethernet) | IEEE 802.3 |
| 무선: 와이파이(Wi-Fi) | IEEE 802.11 | ||
| WAN (Wide Area Network) | 100m 이상 넓은 지역 | 5G, LTE 등 이동통신 | - |
| PAN (Personal Area Network) | 10m 이내 개인 영역 | 블루투스(Bluetooth) | - |
다중 접속 제어 기법 (MAC)
공유 매체(케이블, 공기)에 여러 장치가 동시에 접근할 때(multiple access) 충돌(collision)을 방지하거나 해결하는 기법입니다.
충돌이 일어나면 패킷을 다 버리는데, 여기서 패킷이란 비트를 모아놓은 것이다.
| 기법 | 사용처 | 주요 특징 |
|---|---|---|
| CSMA(Carrier Sense multiple access ) /(with) CD(Collision Detection) | 유선 랜 (이더넷) | Carrier Sense (다른 사용자가 패킷을 보내고 있는지 신호 감지) 후 전송. Collision Detection (충돌 감지) 후 패킷을 멈춤. 랜덤 시간 대기(Backoff) 후 재전송 |
| CSMA/CA(Collision Avoidance) | 무선 랜 (Wi-Fi) | Collision Avoidance (충돌 회피). 충돌 감지(CD)가 어렵기 때문에 충돌을 최대한 피하는 방식으로 동작 |
| 토큰 링 | 과거 유선 랜 | '토큰'을 가진 장치만 통신 가능하기 때문에 속도가 느림. 요즘은 거의 사용하지 X |
통신 케이블 (UTP)
종류: UTP (Unshielded Twisted Pair) 케이블이 랜 케이블에서 가장 많이 사용됩니다.
- Shielded: 신호를 보호하기 위해 금속 호일이나 편조물로 감싸는 기술, 차폐라고 불림
- emi: 전파 간섭이라고 하며 이를 줄위기 위해서 Shielded한다.
- Unshielded: 차폐(쉴딩) 처리가 되어 있지 않음
- Twisted Pair: 두 가닥씩 꼬아놓은 형태 (총 8가닥)로, 신호 간의 간섭(크로스 톡)을 줄이기 위함
utp케이블 표기 예시 (10BASE-T):
- 10: 전송 속도 10Mbps
- BASE: 베이스밴드(디지털 신호를 변조하지 않고 그대로 전송하는 방식) 통신
- T: 트위스트 페어 케이블
3. 네트워크 계층 구조와 주소 체계
OSI 7계층(Open Systems Interconnection 7 Layers) 및 데이터 단위
상위 5,6,7 계층을 하나로 애플리케이션레이어 라고 퉁쳐서 불른다.
L2에서
| 계층 (Layer) | 이름 | 주요 역할 | 데이터 단위 (PDU) |
|---|---|---|---|
| L4 | Transport Layer | TCP/UDP 프로토콜, 포트 주소 관리 | 세그먼트(Segment) |
| L3 | Network Layer | IP 프로토콜, 라우팅, IP 주소 관리 | 패킷(Packet) 또는 데이터그램 |
| L2 | Data Link Layer | MAC 프로토콜, MAC 주소 관리 | 데이터는 비트들이 모아져 있는 것인데, 이를 프레임이라고 한다. L2에서 프레임을 만든다. 프레임(Frame) |
| L1 | Physical Layer | 전기/광 신호 변환 (모뎀 역할), 비트 전송 | 비트(Bit) |
헤더 캡슐화 (Encapsulation): 메시지는 하위 계층으로 내려가면서 해당 계층의 제어 정보가 담긴 헤더(편지를 보낼때 주소를 적는것과 같음) 가 추가되어 사이즈가 점점 커집니다. (수신자는 역순으로 헤더를 제거)
IP 주소와 MAC 주소의 차이
| 주소 | 역할 | 계층 | 고유성/가변성 |
|---|---|---|---|
| IP 주소 | End-to-End 통신 (전체 경로) | L3 | 네트워크 이동 시 변경될 수 있음. 전체 통신 경로에서 유지됨 |
| MAC 주소 | Hop-by-Hop 통신 (이웃 노드 간) | L2 | 랜카드에 고정된 주소. 라우터를 지날 때마다 다음 라우터의 MAC 주소로 바뀜 |
게이트웨이 : 외부로 나가는 패킷이 처음 도달해야 하는 바로 다음 노드(라우터 인터페이스)의 L2 주소(MAC 주소)를 제공. 이 역할이 IP 주소는 그대로 유지한 채 MAC 주소를 다음 홉의 주소로 바꿔주는 '라우팅'의 시작점이 된다.
MAC 주소 세부 정보: 48비트로 구성. 앞 24비트는 제조사 정보, 뒤 24비트는 제품 일련번호.
ARP (Address Resolution Protocol)
목적: IP 주소를 알고 있을 때, 통신에 필요한 MAC 주소를 알아내기 위한 프로토콜.
| 상황 | ARP 요청 및 응답 방식 |
|---|---|
| 1. 같은 네트워크 내 통신 | A가 모든 PC에 브로드캐스팅하여 B의 MAC 주소를 요청 → B가 자신의 MAC 주소를 A에게 응답 |
| 2. 다른 네트워크와의 통신 | A가 게이트웨이(라우터)의 MAC 주소를 요청 → 라우터가 자신의 MAC 주소(A 네트워크 측 인터페이스)를 A에게 응답 |
통신 방식의 종류
| 방식 | 설명 | 특징 |
|---|---|---|
| 유니캐스트 (Unicast) | 1 대 1 통신 | 가장 일반적인 트래픽 |
| 브로드캐스트 (Broadcast) | 1 대 다 통신 (같은 네트워크의 모든 PC에 전송) | 데스티네이션 MAC 주소에 FFFFFFFFFFFF를 사용 (사실상 F는 1이다) 과도한 사용은 성능 저하 |
| 멀티캐스트 (Multicast) | 1 대 특정 그룹 통신 | - |
- 같은 네트워크에서 내 데이터에 상대의 MAC주소를 붙여 보냈지만, 상대방의 MAC주소가 다를 경우 + 유니캐스트 일 경우 받긴 하지만 버린다. (L2까지만 진행)
- L2를 까보니 브로드 캐스트면 CPU에 인터럽트를 건다. 그리고 L3,L4로 올린다.