네트워크 기본 개념
데이터 통신에 있어서 신뢰성 있게 효율적이고 안전하게 정보를 주고받기 위해서 정보의 송/수신자측 또는 네트워크 내에서 사전에 약속된 규약 또는 규범이다.
구성요소
프로토콜
- 물리적 정의 : 데이터 전송에 사용되는 전송 매체, 접속용 커넥터 및 전송 신호 등 물리적 요소에 관한 규약이다.
- 논리적 정의 : 데이터의 표현 형식 단위인 프레임(Frame)의 구성이며, 프레임 내의 각 항목의 의미와 기능, 데이터 전송의 절차 등을 말한다.
| 프로토콜 | ||
| 구문(Syntax) 데이터의 구조나 형식을 가리키며, 데이터가 표현되는 순서를 의미한다. |
의미(Semantics) 비트의 영역별 의미를 나타낸다. |
타이밍(Timing) 데이터를 얼마나 빠른 속도로 전송할 것인가를 나타낸다. |
연결 유형(Type of connections)
점-대-점(point-to-point connection)
두 장치 간의 전용 링크를 제공한다. 채널의 전체 용량은 두 기기 간의 전송을 위해서만 사용된다.
다중점(multiport)
3개 이상의 특정 기기가 하나의 링크를 공유하는 방식이다.
물리적 접속형태(Physical topology)
물리적 혹은 논리적인 네트워크 배치 방식을 말한다.
그물형 접속형태(Mesh topology)
- 모든 정치는 다른 장치에 대해 전용의 점-대-점 링크를 갖는다.
- n(n-1)/2개의 전이중 모드 링크가 필요하다. ( 네트워크 상의 모든 장치가 n-1개의 입출력 포트를 가지고 있어야 한다.)
- 완전 메시(full mesh) 토폴로지에서 모든 노드는 다른 모든 노드와 연경되며 이는 높은 수준의 이중화를 제공한다.
- 부분 메시(partial mesh) 토폴로지에서는 모든 노드가 직접적으로 연결되지 않는다.
- 인터넷은 부분 메시 토폴로지의 한 예이다.
스타형(성형) 접속형태(Star topology)
- 허브(hub)라는 중앙 제어장치와 전용 점-대-점 링크를 갖는다.
- 각 장치는 직접 연경되어 있지 않다.
- 제어장치가 장치간 교환 역할을 한다.
버스형 접속형태(Bus topology)
- 다중점의 형태이다.
- 하나의 긴 케이블이 네트워크 상의 모든 장치를 연결하는 백본(backbone) 네트워크 역할을 한다.
- 노드는 탭(tap)과 유도선(drop line)에 의해 버스가 연결된다.
링형 접속형태(Ring topology)
- 각 장치는 자신의 양쪽 장치와 전용으로 점-대-점 연결을 이룬다.
- 신호는 링을 따라 한 방향으로만 목적지에 도달할 때까지 전송된다.
- 링형 네트워크에 있는 각 장치는 중계기(repeater)를 포함한다.
- 다른 기기가 보낸 신호를 받으면 중계기는 이를 재생하여 전달한다.
| 그물형 | 스타형(성형) | 버스형 | 링형 | |
| 장점 | 높은 안전성 통신량 문제 해결 전용선 사용으로 보안 향상 |
그물형보다 적은 비용 각 장치는 다른 장치와의 연결을 위해 1개의 링크와 1개의 I/O포트만 필요 쉬운 설치와 재구성 확장 용이 |
쉬운 설치 토폴로지 중 가장 적은 양의 케이블 사용 |
쉬운 설치와 재구성 쉬운 장애 호스트 파악 |
| 단점 | 케이블 양 ,요구되는 I/O 포트 수 |
접속 형태가 허브라는 단일 장치에 좌우 허브가 망가지면 전체 고장 |
어려운 재구성과 결합 분리 | 단방향 전송 링의 결함 시, 전체 네트워크 사용 불가 |
OSI 모델
네트워크 통신을 체계적으로 다루고 있는 ISO 표준은 개방시스템 상호연결(OSI, Open System Interconnection)모델이다.
| 계층 | 데이터 종류 | 예 | 특징 | |
| 응용(application) | 메시지 | FTP, SNMP, SMTP, Telnet, HTTP, DNS, DHCP, 게이트웨이 | 응용서비스 제공 네트워크 관리 |
사용자 지원 |
| 표현(presentation) | ASCII, jpg, MIME | 네트워크 보안(암/복호화) 압축/압축해제, 포멧 변환 수행 |
||
| 세션(session) | 전송모드 결정(반이중, 전이중), SQL, RPC | 소켓 프로그램 동기화 세션 연결/관리/종료 |
||
| 전송(transport) | 세그먼트 | TCP, UDP | 데이터 전송보장 흐름제어 Quality Of Service(QOS) |
계층 연결 및 형태 보장 |
| 네트워크(network) | 패킷 | IP, ICMP, IGMP,IPsec, ARP, RAPR, NAT, RIP, BGP, 라우터 | 통신경로 설정, 중계기능 담당 라우팅 IPv4 & IPv6 |
물리적 처리 |
| 데이터링크(data link) | 프레임 | 이더넷, 토큰링, PPP, 802.11(WLAN), 스위치, 브릿지 | 오류제어, Frame화 매체 제어(MAC) 에러검출, 에러정정, 흐름제어 |
|
| 물리(physical) | 비트 스트림 | 기계적, 전기적, 절차적 규격, NIC, 중계기, 허브 | 물리적 연결설정/해제 전송방식, 전송매체 |
NIC(Network Interface Card)
- PC 를 LAN(Local Area Network)에 연결시키는 역할
스위치
- PC에 할당되는 대역폭을 확대시키기 위한 장비
- 허브와 달리 연결된 PC에 LAN이 제공하는 대역폭을 연결된 PC의 대수와 관계없이 전달
- 가상 랜(Virtual LAN) 지원
브릿지
- 네트워크와 네트워크를 연결하는 장비
- 패킷의 목적지 주소를 읽어 전송
이더넷(Ethernet)
- LAN에서 가장 많이 활용되는 기술 규격
- OSI 모델의 물리 계층에서 신호와 배선, 데이터 링크 게층에서 MAC 패킷과 프로토콜 형식을 정의
- IEEE802.3 규약으로 표준화
- 48 비트 길이의 MAC 주소를 가지고 상호간 데이터 교환 가능
- CSMA/CD(반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지) 기술을 사용하여, 하나의 전송 매체를 공유
토큰링
- 토큰을 가진 PC만이 네트워크에 데이터 전달
- 단방향
- 충돌이 발생하지 않고, 성능 예측 쉬움
라우터
- LAN을 외부와 연경시키는 역할
- 흔히 아는 공유기와 유사
IP(Internet Protocol)
- 비 커넥션형 프로토콜로, 전송 계층의 UDP와 유사
ICMP(Internet Control Message Protocol)
- 네트워크 층의 신뢰성 보완을 위한 프로토콜
- 오류 메시지를 전송 받음
- 오류들은 원래 패킷의 소스 IP 주소로 보내진다.
- IP 프로토콜을 이용하여 ICMP 메시지 전달
- ping, tracert 명령어를 통해 호스트 동작 파악 및 라우팅 경로 추적
| Type | Code | Checksum |
| ICMP message (Type에 따라 가변적) | ||
게이트웨이
- 흔히 아는 공유기
- 라우터 처럼 네트워크를 이어주는 역할
- 서로 다른 프로토콜을 사용하는 네트워크를 이어주는 역할
TCP/IP
TCP/IP는 현재 인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정보를 주고받는데 쓰이는 통신규약의 모음이다.
하드웨어, 운영체제, 접속매체에 관계없이 동작할 수 있는 개방성을 가진다.
| 계층 | 예 | 특징 |
| 응용(application) | 응용프로그램이 네트워크에 접근 가능하도록 인터페이스 기능을 수행 | |
| 전송(transport) | 종단간 통신 서비스 제공 TCP, UDP 프로토콜 존재 |
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| 네트워크(IP, Network) | IP는 호스트 네트워크 주소를 관리하고, 패킷을 라우팅하는 역할을 수행 APR는 네트워크 호스트들의 하드웨어 주소를 얻는데 사용 ICMP는 패킷 전송에 관한 오류 메시지의 처리 담당 |
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| 데이터링크(data linke) | 전송 매체에 프레임을 송수신 | |
| 물리(physical) |