Chapter01. 네트워크의 기초 용어와 기능
네트워크 : 전송 매체를 매개로 서로 연결되어 데이터를 교환하는 시스템의 모음
→ 네트워크 간에는 중개 장비인 라우터를 사용해서 연결되며, 물리적인 통신 매체로 연결된 컴퓨터들이 동일한 프로토콜을 이용해 서로 데이터를 주고받는다.
시스템 : 내부 규칙에 따라 능동적으로 동작하는 대상
→ 동작을 위한 외부 입력과 내/외부 정보의 조합에 따라 출력이 있을 수 있다. 크기를 기준으로 시스템을 나누지는 않는다.
인터페이스 : 시스템과 전송 매체의 연결 지점에 대한 규격
→ 시스템 간의 접점(access point)이므로 논리적/물리적 규격이 모두 표준화되어야 한다.
전송 매체 : 물리적인 전송 수단(Ex.동축 케이블, 공기, 무선 신호 등)
→ 시스템 간의 연동을 위한 논리적인 규격이고, 인터페이스에서 정해진 규칙은 매체를 통해 전송됨으로써 구현되고 동작한다.
프로토콜 : 임의의 통신 규칙
→ 데이터를 교환할 때 표준화된 특정 규칙으로서 인터페이스와 달리 동등 관계 시스템 사이의 규칙을 강조한다.
(인터페이스는 동등/주종 관계 모두)
인터넷 : 전 세계의 모든 네트워크가 유기적으로 연결되어 동작하는 통합 네트워크
→ 연결된 시스템, 프로토콜 등은 그 종류가 다양하지만, 데이터 전달 기능에 한해서는 IP프로토콜을 공통적으로 사용한다.
(IP프로토콜을 사용하는 네트워크의 집합체)
표준화 : 연동 형식의 통일
★ 시스템들은 물리적으로 공유하는 전송 매체에 의해 서로 연결되며,
이를 통해 데이터를 교환하려면 반드시 표준화된 프로토콜을 사용해야 한다.
★ 양쪽 호스트에서 호스트 간의 연결은 각 계층의 모듈이 프로토콜을 이용하여 통신함으로써, 개별적으로 논리적 통신을 수행한다.
★ 상하위의 계층 간에는 인터페이스 규칙이 존재하며, 하위 계층이 상위 계층에 제공하는 인터페이스를 서비스라고 한다.
# 수행 기능에 따른 시스템 구분
노드 : 인터넷에 연결된 시스템을 가장 일반화한 용어, 데이터를 주고받을 수 있는 모든 시스템
호스트 : 일반적으로 컴퓨팅 기능이 있는 시스템, 사용자가 네트워크에 접속하는 창구 역할
→ 클라이언트 : 서비스를 이용하는 시스템 / 서버 : 임의의 서비스를 제공하는 시스템
서버는 영원히 종료되지 않으며, 클라이언트의 요청마다 서비스를 반복 제공한다!
OSI 7계층 모델
→ 네트워크에 연결된 시스템이 갖추어야 할 기능(각 모듈은 양 호스트에서 실행됨)
- 전송 데이터는 하위 계층으로 내려가면서 각 계층의 프로토콜에서 정의한 헤더 정보가 추가된다.
+)물리 계층은 하드웨어 개념으로 헤더 정보가 없고, 해석 시에는 올라가면서 순차적으로 제거된다.
- 계층 n 프로토콜 : 한 호스트의 계층 n 모듈이 상대 호스트의 계층 n 모듈과 논리적 통신을 할 때 사용하는 규칙
- 동료 프로세스 : 동일 계층에 위치하며 같은 프로토콜을 사용
[응용 계층, Application Layer]
▷ 사용자를 위한 다양한 네트워크 응용 환경을 지원한다.
Ex. 파일 공유서비스(FTP), 가상 터미널(텔넷)
[표현 계층, Presentation Layer]
▷ 데이터의 의미와 표현 방법을 처리(Semantic & Syntax), 데이터 표현을 위한 코딩 문제
▷ 데이터의 압축과 암호화 문제도 주요 기능이다.
▷ 정보를 교환하는 시스템이 표준화된 방법으로 데이터를 인식할 수 있게 한다.
[세션 계층, Session Layer]
▷ 전송 계층에서 제공하는 연결 개념과 유사한 세션 연결을 지원
(상위 논리적 연결 및 연결 이후의 통신에 관심을 둔다.)
▷ 응용 환경에서 사용자 간의 대화 개념의 연결로 사용된다.(대화 제어)
▷ 상호 배타적인 동작을 제어하기 위한 토큰제어, 일시적 전송 장애 해결을 위한 동기기능을 제공한다.
[전송 계층, Transport Layer] *프로세스(End) : 현재 실행되고 있는 프로그램
▷ 송/수신 프로세스 간의 연결 기능을 제공하여 안전한 데이터 전송을 지원한다.
Ex.통화자 사이의 통화 연결을 설정하는 단계
→ End-to-End 통신의 최하위 단계
▷ 데이터가 전송되는 최종적인 경로 상의 양 끝단 사이의 연결이 완성되는 지점이다.
▷ 데이터를 전송 받은 경우, 합산하여 상위 계층으로 보내준다.
(실제 데이터는 물리 계층에서 전송)
▷ 전송 오류율, 전송 속도와 관련된 흐름 제어 기능도 제공한다.
+) 네트워크 계층에서 전달 받은 패킷을 프로세스에 전달하기 위해 포트 번호를 사용, 전달 전 순서 재조립을 위해 세그먼트 번호 사용
(포트 번호 : 운영체제가 프로세스에게 부여하는 유일한 번호로 패킷의 헤더에 포함됨)
[네트워크 계층, Network Layer]
▷ 데이터가 올바른 경로를 선택할 수 있도록 지원하는 계층
▷ 전달 경로 선택 방식 : 정적(static) / 동적(dynamic)
▷ 경로 선택의 기준이 되는 호스트 주소를 필요로 한다.(IP 프로토콜의 경우 호스트의 IP주소)
▷ 혼잡 제어 기능을 담당 : 네트워크의 과도한 트래픽 증가 문제를 조절한다.
[데이터 링크 계층, Data Link Layer]
▷ 데이터의 물리적 전송 오류를 감지/해결하는 기능을 가진다. (오류제어, 재전송 기능)
송수신 호스트의 오류 인지, 신뢰성 있는 패킷 전송을 보장
▷ 흐름 제어 기능도 지원한다.
▷ 경로 선택 기능이 없으므로 일대일의 직접 연결된 통신 환경에서만 데이터 전송을 지원한다.
▷ 프레임 헤더에 LAN카드에 내장된 송수신 호스트의 MAC주소가 기록된다.
[물리 계층, Physical Layer]
▷ 호스트를 전송 매체와 연결하기 위한 인터페이스 규칙과 전송 매체의 특성을 다룬다.
▷ 전송 매체에서는 개별 정보의 비트 교환 문제를 다룬다.
▷ 전송 매체의 특성으로는 데이터의 전송 속도, 송수신 호스트 사이의 클록 동기화 방법, 물리적 연결 형태가 있다.
▷ 물리적으로 데이터를 전송하는 것을 담당한다. (나머지 계층 프로토콜은 논리적 통신을 함)
인터네트워킹 : 네트워크와 네트워크의 연결
게이트웨이 : 데이터를 중개하기 위한 시스템으로 인터네트워킹 기능을 수행함
→ 양쪽 네트워크에 대해 논/물리적인 인터페이스를 모두 지원해야 함, 둘 이상의 네트워크를 유기적으로 연동함
1) 리피터 : (L1 지원) 한쪽에 입력된 비트 신호를 물리적 증폭하여 다른 쪽으로 중개
2) 브리지 : (L1+L2 지원) 물리 계층에서 발생한 오류를 해결
3) 라우터 : (L1+L2+L3 지원) 연결된 네트워크와 호스트에 대한 정보를 라우팅 테이블에 보관하며,
이 정보를 통해 어떤 경로가 빠른 데이터 전송을 지원하는지 판단함(경로 배정 기능)
→ 여러 포트를 사용하여 다수의 LAN을 연결하는 구조를 지원함(교환 기능 수행가능하므로)
OSI 7계층 모델의 계층별 데이터 단위
- 계층과 상관없이 통칭할 때는 PDU(Protocol Data Unit)라고 부름
L7 : APDU / L6 : PPDU / L5 : SPDU / L4 : TPDU (TCP - 세그먼트, UDP - 데이터그램) / L3 : NPDU(패킷) / L2 : DPDU(프레임)
구분자 : 주소(숫자 기반) + 이름(기호)
특징 → 유일성, 확장성, 편리성(매핑), 정보의 함축
네트워크 계층의 IP 프로토콜 : IP 주소 → 호스트를 구분하기 위함.
(IPv4) 32비트, 십진수 표현
→ 임의 할당 불가능, 패킷 경로선택 시 중요 역할, 국제 표준화 기구에서 담당, 확장 IPv6 : 128비트
데이터 링크 계층의 LAN 카드 : MAC 주소
전송 계층의 TCP : 포트(소켓) 주소
DNS
도메인 이름(호스트 이름)을 IP주소로 변환할 때 사용한다.
- 관리 호스트인 네임 서버가 관리한다.
- 여러 네임 서버에 분산되어 호스트의 정보가 관리되며, 협력 관계를 통해 일관성을 유지한다.
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