스텐다드 24.12.02. 네트워크 들어가기(2)

 

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네트워크 들어가기(2) | Notion

 

 

학습

 

네트워크 들어가기(2)

범위에 따른 네트워크 분류

네트워크는 범위에 따라 크게 LAN과 WAN으로 구분합니다.

LAN

LAN은 Local Area Network의 약자로 이름 그대로 가까운 지역을 연결한 근거리 통신망을 의미합니다.
예를 들어서 가정, 기업, 학교처럼 한정된 공간에서의 네트워크를 LAN이라고 부릅니다.

WAN

WAN은 Wide Area Network의 약자로 이름 그대로 먼 지역을 연결하는 광역 통신망을 의미합니다.
멀리 떨어진 LAN을 연결할 수 있는 네트워크가 바로 WAN입니다.
앞서 인터넷은 네트워크의 네트워크라고 설명했습니다. 인터넷이 WAN으로 분류됩니다.

같은 LAN에 속한 호스트끼리 네트워크를 주고받아야 할 때는 인터넷 연결과 같은 WAN이 필요 없지만, 
다른 LAN에 속한 호스트와 메시지를 주고받아야 할 때는 WAN이 필요합니다.
인터넷을 사용하기 위해 접속하는 WAN은 ISP(Internet Service Provider)라는 인터넷 서비스 업체가 구축하고 관리합니다.
ISP는 사용자에게 인터넷과 같은 WAN에 연결 가능한 회선을 임대하는 등 WAN과 관련한 다양한 서비스를 제공합니다.
인터넷을 사용하기 위해 ISP와 계약하여 인터넷 사용 요금을 내는 것은 이러한 이유 때문입니다.

메시지 교환 방식에 따른 네트워크 분류

회선 교환 방식

회선 교환 방식은 먼저 메시지 전송로인 회선을 설정하고 이를 통해 메시지를 주고 받는 방식입니다.
회선을 설정한다라는 말은 두 호스트가 연결되었다, 전송로를 확보하였다라는 말과도 같습니다.
회선 교환 네트워크에서는 호스트들이 메시지를 주고 받기 전에 두 호스트를 연결한 후, 연결된 경로로 메시지를 주고 받습니다.
회선 교환 방식은 우선적으로 두 호스트 사이에 연결을 확보한 후에 메시지를 주고받는 특성 덕분에 주어진 시간 동안 전송되는 정보의 양이 비교적 일정하다는 장점이 있습니다.
회선 교환 네트워크가 올바르게 동작하기 위해서는 호스트 간의 회선을 적절하게 설정해야 합니다.
이 역할을 수행하는 회선 교환 네트워크 장비로는 회선 스위치가 있습니다. 
즉, 회선 스위치는 호스트 사이에 일대일 전송로를 확보하는 네트워크 장비입니다.

회선 교환 방식의 대표적인 사례가 바로 전통적인 전화망입니다.
누군가에게 전화를 걸면 수신자가 전화를 받기 전에 송신자와 수신자 사이에 연결이 설정되어야 하고,
한 번 연결이 설정되면 연결된 전송로를 통해서만 통화가 가능합니다.
다만 회선 교환 방식은 회선의 이용 효율이 낮아질 수 있다는 문제가 있습니다.
가능한 모든 회선에 끊임없이 메시지가 흐르고 있어야만 회선의 이용 효율이 높아집니다.
다시 말해 메시지를 주고받지 않으면서 회선을 점유하는 것은 낭비라고 볼 수 있습니다.

예를 들어서 다음 그림처럼 회선 교환 네트워크상에 호스트 A, B, C, D가 각각 회선 스위치와 연결되어 있고, 호스트 A, B의 회선이 설정되었다고 가정해 보겠습니다. 
호스트 A, B는 회선이 설정되어 있으니 당장이라도 메시지를 주고받을 수 있습니다. 
그러나 호스트 A, B가 회선을 점유하여 연결만 된 채로 메시지를 주고받지 않는다면 회선(붉은 선)에는 어떠한 메시지도 흐르지 않습니다. 
호스트 C가 A에게, 호스트 D가 B에게 메시지를 보내고 싶어도 보낼 수 없는 상황이 발생할 수도 있죠.

패킷 교환 방식

패킷 교환 방식은 회선 교환 방식의 문제점을 해결한 방식으로, 메시지를 패킷이라는 작은 단위로 쪼개어 전송합니다.
여기서 패킷은 패킷 교환 네트워크상에서 송수신되는 메시지의 단위입니다.
현대 인터넷은 대부분 패킷 교환 방식을 이용합니다.

예를 들어서 패킷 교환 방식으로 2GB 크기의 영화 파일을 다운로드한다면, 2GB 크기의 영화 파일이 한 번에 컴퓨터로 전송될까요?
아닙니다. 패킷의 크기만큼 분할되어 전송됩니다. 그리고 이렇게 쪼개진 패킷들은 수신지인 컴퓨터에 도달한뒤 재조립됩니다.
패킷 교환 네트워크는 회선 교환 네트워크와는 달리 메시지를 송수신하는 두 호스트가 하나의 전송 경로를 점유하지 않기에 네트워크 이용 효율이 상대적으로 높습니다.

만약 패킷이 패킷 교환 네트워크를 통해 지구 반대편에 있는 먼 곳까지 이동한다면 어떨까요?
사전에 설정된 경로만으로 통신하는 회선 교환 방식과는 달리, 패킷 교환 방식은 정해진 경로만으로 메시지를 송수신하지 않습니다. ( 메시지 송수신을 위한 정해진 경로 없음. 빠른곳으로..?)
이 과정에서 메시지는 다양한 중간 노드를 거칠 수 있는데 이때 중간 노드인 패킷 스위치는 
패킷이 수신지까지 올바르게 도달할 수 있도록 최적의 경로를 결정하거나 패킷의 송수신지를 식별합니다.

대표적인 패킷 스위치 네트워크 장비로는 라우터와 스위치가 있습니다.
패킷 교환 방식에서 주고 받는 패킷은 본래 소포, 꾸러미라는 뜻입니다.
택배를 보내려면 먼저 상자 안에 보내고자 하는 물품을 담아야 합니다.
그리고 상자 겉에 붙이는 송장에는 보내는 주소와 받을 주소, 보내는 사람과 받는 사람 등 부가 정보를 적습니다.
이런 과정이 선행되어야 올바르게 배송이 될 수 있으니까요.

네트워크의 패킷도 마찬가지입니다. 
패킷을 통해 전송하고자 하는 데이터를 페이로드라고 합니다.
택배 상자에 넣을 물품이라고 생각해도 좋습니다.
또한 택배를 보낼 때 상자에 물품만 담아 보내지 않는 것처럼, 패킷 또한 페이로드만 구성되지 않습니다.
페이로드와 더불어 헤더라는 정보도 패킷 앞에 포함됩니다.
때로는 패킷 뒤에 트레일러라는 정보가 포함되기도 합니다.
헤더와 트레일러는 패킷에 붙는 일종의 부가 정보 내지는 제어 정보입니다.
즉, 페이로드가 택배 안에 담을 물품이라면 헤더나 트레일러는 택배 상자에 붙이는 송장과 같습니다.

페킷의 헤더에 담기는 대표적인 정보로는 주소가 있습니다.
주소는 송수신지를 특정하는 정보를 의미합니다.
택배 송장에 송수신지를 명시하는 것처럼 네트워크에 흐르는 수많은 패킷에는 송수신지가 담겨있습니다.
들어봤을 법한 IP주소 혹은 MAC 주소 모두 네트워크에서 사용하는 주소입니다.
송수신지를 특정할 수 있는 주소가 있다면 송신지 유형에 따라 다양한 방식으로 메시지를 보낼 수 있게 됩니다.

 

가령 수신지를 특정 호스트 하나로 지정할 수도 있고, 네트워크 내 모든 호스트로 지정할 수도 있습니다.
또 수신지를 자신과 동일한 그룹에 속한 호스트로 지정할 수도 있습니다.
송수신지 유형별 전송 방식은 다양한 종류가 있지만 네트워크의 기본 동작을 파악하기 위해 알아야할 가장 중요한 전송 방식은 유니캐스트와 브로드캐스트입니다.
유니캐스트는 가장 일반적인 형태의 송수신 방식으로 하나의 수신지에 메시지를 전송하는 방식입니다.
송신지와 수신지가 일대일로 메시지를 주고 받는 경우입니다.
브로드캐스트는 자신을 제외한 네트워크 상의 모든 호스트에게 전송하는 방식입니다.
브로드캐스트가 전송되는 범위를 브로드캐스트 도메인이라고 합니다.
즉, 브로드캐스트의 수신지는 브로드캐스트 도메인이며 이는 자신을 제외한 네트워크 상의 모든 호스트입니다.

 

프로토콜

앞서 이야기하였듯이 현대 인터넷은 호스트 간 패킷을 교환하는 방식으로 대부분 패킷 교환 방식을 사용합니다.
그런데 패킷을 올바르게 교환하기 위해서는 합의된 규칙이나 방법이 있어야 합니다. 이를 프로토콜이라고 부릅니다.
서로 다른 통신 장치들이 정보를 주고받으려면 프로토콜이 통해야 합니다.
인터넷을 이용할 수 있는 것도, 이메일을 주고 받을 수 있는 것도, 파일을 주고 받을 수 있는 것도 모두 상대 호스트와 동일한 프로토콜을 사용하기 때문입니다.
지금 나오는 프로토콜 예시들은 추후 자세히 학습할 예정입니다. 아직은 암기하지 않아도 되며 무슨 뜻인지 정확히 몰라도 됩니다.

💠IP는 패킷을 수신지까지 전달하기 위해 사용하는 프로토콜이다.

💠ARP는 192.168.1.1과 같은 형태의 IP 주소를 A1:B2:C3:D4:E5:F6과 같은 형태의 MAC 주소로 대응하기 위해 사용되는 프로토콜이다.

💠HTTPS는 HTTP에 비해 보안상 더 안전한 프로토콜이다.

💠TCP는 UDP에 비해 일반적으로 느리지만 신뢰성이 높은 프로토콜이다.

위의 프로토콜들은 저마다의 목적과 특징이 있습니다.
패킷에는 페이로드 뿐 아니라 헤더라는 부가 정보도 포함되어 있다고 했습니다.
프로토콜마다 목적과 특징이 다르기에 이에 부합하는 정보도 달라질 수 있으며, 특정 프로토콜로 주고받는 패킷의 부가 정보도 달라질 수 있습니다.

페킷은 주요정보(데이터)와 부가정보(송수신지 정부)가 있음. 부가정보는 (형태가)달라질 수 있음
즉, 프로토콜마다 패킷의 헤더 내용이 달라질 수 있습니다.
예를 들어, TCP와 UDP의 프로토콜 헤더를 비교해보자면 TCP는 신뢰성 높은 전송을 수행하기 위해  UDP에 비해 더 많은 정보가 포함되어 있습니다.

캡슐화와 역캡슐화

패킷은 송신 과정에서 캡슐화가 이루어지고, 수신 과정에서 역캡슐화가 이루어집니다.
송수신하는 메시지는 송신지 입장에서는 가장 높은 계층에서부터 가장 낮은 계층으로 이동하고, 
수신지 입장에서는 가장 낮은 계층에서부터 가장 높은 계층으로 이동합니다.

패킷 교환 네트워크에서 메시지는 패킷 단위로 송수신됩니다.
앞서 이야기하였듯이 패킷은 헤더와 페이로드, 때로는 트레일러를 포함하여 구성됩니다.
프로토콜의 목적과 특징에 따라 헤더의 내용은 달라질 수 있습니다.
어떤 정보를 송신할 때 각 계층에서는 상위 계층으로부터 내려받은 패킷을 페이로드로 삼아,
프로토콜에 걸맞은 헤더(혹은 트레일러)를 덧붙인 후 하위 계층으로 전달합니다.

(3계층에서의 페킷은 다른 의미의 페킷입니다. 지금은 주고받는 데이터, 3계층은 페킷을 측정하기 위한 용어로의 페킷)
각 계층을 지날 때마다 보내고자 하는 정보에 헤더가 추가됩니다.
상위 계층의 패킷은 하위 계층에서의 페이로드로 간주됩니다.
페이로드를 택배 안에 담을 물품에 빗댄다면, 상위 계층의 택배 상자를 하위 계층의 택배 상자에 담는 것과 같습니다.
이렇게 송신 과정에서 헤더 및 트레일러를 추가해 나가는 과정을 캡슐화라고 부릅니다.
역캡슐화는 수신하는 입장에서 생각해보면 됩니다.
어떤 메시지를 수신할 때는 캡슐화 과정에서 붙었던 헤더(및 트레일러)를 확인한 뒤 제거합니다.
이를 역캡슐화라고 합니다.

PDU

각 계층에서 송수신되는 메시지의 단위를 PDU(Protocol Data Unit)라고 합니다.
즉, 상위 계층에서 전달받은 데이터에 현재 계층의 프로토콜 헤더(및 트레일러)를 추가하면 현재 계층의 PDU가 됩니다.
PDU는 주로 전송 계층 이하의 메시지를 구분하기 위해 사용합니다.
전송 계층보다 높은 계층에서는 일반적으로 데이터 혹은 메시지로만 지칭하는 경우가 많습니다.
전송 계층의 PDU는 TCP의 경우 세그먼트, UDP의 경우 데이터그램이 됩니다.
우리가 지금까지 사용한 패킷이라는 용어는 패킷 교환 네트워크에서 쪼개어져 전송되는 단위를 통칭하기 위한 것이었습니다.
그런데 네트워크 계층에서의 송수신 단위를 지칭하기 위해 패킷이라는 용어를 사용하기도 합니다.

 

                                    ↓메시지의 지칭방법

4계층에 tcp는 세그먼트, udp는

네트워크 성능 지표

네트워크에서 자주 언급되는 용어 중 트래픽이라는 용어가 있습니다.
트래픽이란 네트워크 내의 정보량을 의미합니다.
통신 매체를 도로, 통신 매체에 흐르는 정보를 자동차라고 생각해봅시다. 자동차 수가 트래픽의 양인 셈입니다.
라우터에 트래픽이 몰린다. 서버의 트래픽을 분산한다 이런 표현을 종종 듣게 될 것입니다.
특정 노드에 트래픽이 몰린다는 것은 해당 노드가 특정 시간 동안 처리해야 할 정보가 많음을 의미합니다.
이 경우, 해당 노드에 과부하가 생길 수 있으며 이는 성능 저하로 이어질 수 있습니다.
네트워크의 성능을 평가할 수 있는 지표로는 처리율, 대역폭, 패킷 손실 등이 있습니다.
처리율은 단위 시간당 네트워크를 통해 실제로 전송되는 정보량을 의미합니다.
일반적으로 bps(bits per second)로 표현합니다.
때로는 초당 패킷 수를 표현하기 위해 pps(packets per second)를 사용하기도 합니다.

대역폭이라는 용어는 신호 처리 영역에서의 정의와 네트워크 성능 측정 영역에서의 정의가 다소 다릅니다.
전자는 주파수의 범위를 의미하고, 후자는 단위 시간 동안 통신 매체를 통해 송수신할 수 있는 최대 정보량을 의미합니다.
처리율과 같이 bps 단위를 사용합니다. 예를 들어 통신 매체가 높은 대역폭을 가지고 있다면 이는 많은 정보를 송수신할 능력이 있음을 의미합니다.
마치 도로의 너비가 넓어 오갈 수 있는 자동차가 많은 상황과 같습니다.
패킷 손실( packet loss )은 말 그대로 송수신되는 패킷이 손실된 상황을 의미합니다.
높은 트래픽으로 인해 노드가 순간적으로 처리해야할 패킷이 너무 많아지거나 네트워크상에 장애가 발생하면 패킷 손실이 발생할 수 있습니다.
패킷 손실은 전체 패킷 중 유실된 패킷을 백분위로 표현한 값을 사용하는 경우가 많습니다.
패킷 손실은 터미널에서 ping 명령어로 확인할 수 있습니다.
ping 명령어는 수신지로 다수의 패킷을 전송해 수신지까지 도달 가능한지 여부를 알려줍니다.
몇 개의 패킷을 보내고 받았는지 몇 %의 패킷이 손실되었는지를 알 수 있습니다.

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발제

OSI모델과 7계층 - 송원빈

OSI모델 소계 -> 계층 소계

 

OSI모델 

OSI 모형(Open Systems Interconnection Reference Model)은 국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로, 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것이다. 일반적으로 OSI 7 계층이라고 한다.

 

학습해야하는 이유

 

 

계층 구조

계층별OSI 모형

7.  응용 계층

6.  표현 계층

5.  세션 계층

4.  전송 계층

3.  네트워크 계층

2.  데이터 링크 계층

1.  물리 계층

 

캡슐화 Encapsulation

해더가 붙는걸 캡슐화, 벗기는것을 역 캡슐화

 

1. 물리계층

데이터 → 디지털 데이터로 변환 (bit단위)

 

2.  데이터 링크 계층

헤더가 붙어서 비트 -> 프레임

 

데이터의 신뢰성을 보장하는 과정( LLC)

 

프레임

플레그가 머리, 꼬리에 붙어서 다른 프레임과 구분함

플러그/ㅍ..데이터/헤더/ㅌㅌㅌㅌ/ 프로토콜.../꼬리플러그

 

Mac주소 : 고유. 변함X

CRC 데이터 이동 시 데이터의 신뢰성 ↑보장

   송, 수신 시 한번 씩 함.

 

3.  네트워크 계층

빠른 길찾기

 

빠른 길찾기

IP는 인터넷에서 

 

 

물리적 주소

라우팅에서 맥주소도 확인

 

4.  전송 계층

마지막 캡슐화

서로다른 네트워크 간 통신 흐름 관리

신뢰성 검사하는 계층 :   위에서 찾아보기

PORT번호가 상세주소. 각 서버가 갖는 고유한 번호

 

정해진 길로 순차적으로 보냄

느림, 중간관리수월. 높은 신뢰성

 

 

데이터의 순서가 섞일 수 있음. 신뢰성저하, 빠름

 

5.  세션 계층

대문을 열고 닫는 역할

체크포인트를 찍어놓고 젂절하게 여닫고 복구함

 

TLS : 인증서 필요

 

ssh.. AWS연결한거

https에서...? 다시 듣기

 

6.  표현 계층

데이터 파악, 번역(인코딩), 데이터양 최적화(압축), ㅣ

 

마인

 

7.  응용 계층

 

 

 

마치며

3계층 : 큰물로 가려고 빠른 길찾기

 

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OSI모델과 7계층 - 송승열 - 수요일에

 

 

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숙제

[수강생]
각 계층 별 기초 개념 조사
데이터 링크 계층
[튜터]
각 계층 별 기초 개념 & 심화 설명
데이터 링크 계층

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※ 요약

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※ 기억할 것

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※Tip

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