네트워크 스터디 1주차

교재, 첨부 사진 출처 : 후니의 쉽게 쓴 시스코 네트워킹

Chapter 1. 네트워크 세상에 들어서며

네트워킹 : 장비들을 연결해서 서로 대화가 가능하도록 묶어주는 것, 장비들을 서로 대화가 가능하도록 묶어주는 것

인터넷 : 여러 개의 네트워크를 묶은 것, 하나의 공통 프로토콜을 사용한다 (TCP / IP), 서로 다른 프로토콜을 사용하면 통신이 불가능

인트라넷 : 한 집단 내부의 네트워크, 인트라넷 역시 TCP / IP 프로토콜을 사용한다. (회사나 학교 등에서 외부 사람들이 인터넷을 통해 접근하지 못하는 사내의 홈페이지)

엑스트라넷 : 인트라넷과 거의 유사하지만 그 집단 외에도 접속 가능한 PC(협력 회사, 고객 등)가 있다.

Chapter 2. 네트워크 케이블 그리고 친구들

LAN (Local Area Network) : 어느 한정된 공간에서 네트워크를 구성하는 것

WAN (Wide Area Network) : 서로 멀리 떨어진 곳을 네트워크로 연결하는 것

Ethernet (이더넷) : 네트워킹의 한 방식. 즉, 네트워크를 만드는 방법 중 한가지이다. (CSMA/CD 프로토콜 사용)

CMSA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) - 대충 알아서 눈치로 통신

1. Carrier Sens - PC, 서버가 지금 네트워크에 통신이 일어나는지 확인

2. 캐리어가 감지되면(누군가 통신을 하고있으면) 자기가 보낼 정보를 보내지 않고 기다린다. 

   캐리어가 감지가 되지 않으면 무작정 자기가 보낼 정보를 네트워크상에 보낸다.

3. Multiple Access - 만약 다른 PC,서버도 같이 보냈을 경우 (Collision - 두개 이상의 장비가 데이터를 보내려다 부딪힌 경우)

4. Collision Detection - 이더넷에서는 충돌이 발생하지 않게 데이터를 보낸뒤 콜리전이 발생 하지 않았는지 점검한다

5. 콜리전이 발생할 경우 데이터를 전송한 PC들은 랜덤한 시간동안 기다린 다음 다시 데이터를 보냄 

6. 충돌이 일어나면 5번을 반복

TokenRing 

1. 한 네트워크상에 딱 한개 존재한 토큰으로 돌아가며 데이터를 보낸다.

2. 충돌은 발생하지 않고 네트워크에 대한 성능을 미리 예측할 수 있다. 

3. 하지만 자신의 PC 차례가 될때까지 기다려야 한다.

PC가 5개 있다면 

1. 1이 토큰을 가지고 데이터를 보냄

2. 2에게 토큰을 건냄

3. 2이 토큰을 가지고 데이터를 보냄

..... 반복

UTP 케이블

1. 감싸지지 않은(Unshieled) 페어(pair)가 꼬인(Twisted-pair) 것 (<-> STP(shieled Twisted-pair) - 절연체로 감싸짐)

2. 케이블은 장비와 장비의 연결에는 어디에나 들어간다. (가장 많이 사용함)

3. PC에서 허브나 스위치까지의 연결, 스위치와 스위치, 스위치와 라우터 연결 등

케이블의 종류 : 10 Base T, 10 Base 2 등

1. 10 Base T : 10Mbps로 통신하고 최대 전송 거리 100미터인 UTP 케이블

2. 10 Base 2 : 10Mbps로 통신이 가능하고 최대 전송거리 200미터인 케이블

MAC(Media Access Control) Address : 서로를 구분할 주소

1. ARP(Address Resolution Protocol) : IP주소 -> MAC주소로 바꿈

 

00-60-97-8F-4F-86

00:60:97:8F:4F:86

0060.978F.4F86

앞에 6자리 :  생산자를 나타내는 코드 (OUI, 회사 제품 넘버)

뒤에 6자리 : 메이커에서 각 장비에 분배하는 Host Identifier (시리얼 넘버)

유니캐스트 (Unicast) : 받는 PC가 1개

1. 어떤 PC가 유니캐스트 프레임을 뿌이게 될 경우 로컬 네트워크 상에 있는 모든 PC들은 일단 이 프레임을 받아들여서 랜카드에서 자신의 맥 어드레스와 비교

2. 자신의 랜카드 맥 어드레스와 목적지 맥 어드레스가 서로 다른경우 바로 그 프레임을 버림

   (CPU에 영향이 X, PC의 성능저하 X)

3. 만약 자신의 랜카드 맥어드레스와 목적지 맥 어드레스가 서로 일치할경우 랜카드는 이 프레임을 CPU로 올려보냄

브로드캐스트 (Broadcast) : (마이크 방송 - 듣기 싫어도 무조건 듣게됨)

1. Local 랜 상에 붙어있는 모든 네트워크 장비들에게 보내는 통신 (로컬 랜이란 라우터에 의해서 구분지어진 공간, 즉 브로드캐스트 도메인이라는 공간)

2. 브로드 캐스트는 통신의 대상이 특정 장비가 아닌 내가 살고 있는 네트워크 안의 모든 네트워크 장비들에게 통신할 때 쓰기 위한 방식임 (받는사람이 브로드캐스트 도메인 내 모든 네트워크 장비)

3. 브로드 캐스트 주소가 자신의 맥 어드레스와 달라도 패킷을 CPU에 보낸다. 그 후 CPU가 알아서 이 패킷을 처리하지만결국 CPU의 성능저하를 불러옴

멀티캐스트(Multicast)

만약 200명의 사용자가 있는 네트워크에서 150명에게만 같은 정보를 동시에 보내야 하는 상황이라고 가정해보자

방법 1) 유니캐스트 이용

유니캐스트는 1:1이기때문에 같은 데이터를 총 150번 보내야하므로 네트워크 트래픽을 가중시킴

방법 2) 브로드캐스트 이용

브로드캐스트는 전체를 상대로 보내기때문에 유니캐스트 처럼 150번 반복은 아니어도 200명중 남은 50명이 쓸모없는 데이터를 받게된다. 브로드캐스트는 CPU로 올려보내기에 PC 성능을 저하시킴

방법 3) 멀티캐스트

보내고자 하는 인원들에게만 한번에 보낼수 있기 떄문에 이런 경우 제일 유용함

OSI 7 Layer

L7 Application Layer (어플리케이션 계층, 응용계층) - 최종 사용자에게 가장 가까운 계층, 사용자와 직접적으로 상호작용한다. (웹브라우저-크롬, 파이어폭스, 사파리 응용프로그램 - 아웃룩, 스카이프 등등)

L6 Presentation Layer (프레젠테이션 계층) - 응용프로그램이나 네트워크를 위해 데이터를 표현하는 것(암호화, 복호화) (응용프로그램 형식을 네트워크 형식으로 변환하거나 반대작업), 데이터 표현에서 독립적임

L5 Session Layer (세션 계층) - 2대의 기기, 컴퓨터 또는 서버 간에 “대화”가 필요하면 세션(session)을 만들어야 하는데 세션 계층에서 처리된다. 설정, 응용프로그램 간의 종료, 조율(예: 시스템의 응답 대기 기간) 등의 기능이 필요함

L4 Transport Layer (트랜스포트 계층) - 최종 시스템 및 호스트 간의 데이터 전송 조율을 담당한다. 보낼 데이터의 용량과 속도, 목적지 등을 처리함 (TCP)

L3 Network Layer (네트워크 계층) - 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달 라우팅 경로를 선택하고 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달해주는 역할, 서울에 있는 컴퓨터가 베이징에 있는 서버에 연결하려고 할 때 그 경로는 수백 만 가지다. (라우터가 이 작업을 효율적으로 처리함) (라우터, 3 Layer 스위치)

L2 Data Link Layer (데이터 링크 계층) - 물리계층을 통하여 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 전달을 수행하도록 도와주는 역할, 오류제어, 재전송기능, MAC 주소로 통신할수 있게 해줌 (브리지 스위치)

L1 Physical Layer (피지컬 계층) - 전기적 기계적 기능적인 특성을 이용해서 데이터만 전송하고 무엇인지 모름 (통신케이블, 리피터, 허브)

프로토콜(Protocol) : 사람의 언어, 언어가 다르면 대화가 불가능하다.

컴퓨터끼리 서로 통신하기 위해서 꼭 필요한 서로간의 통신 규약 또는 통신 방식에 대한 약속으로 프로토콜이 같은 것끼리만 통신이 가능함 (TCP/IP, IPX, AppleTalk)

Chapter 3. TCP/IP와의 만남

TCP/IP : 인터넷의 공용어 (모든 PC에 세팅, AppleTalk, IPX, NetBEUI, TCP/IP 등이 있다.)

호스트들이 고유의 주소를 가지고 있어 자신이 속해 있는 네트워크 뿐만 아니라 다른 네트워크에 연결되어 있는 호스트까지도 서로 데이터를 주고 받을 수 있다.

IP주소 : PC당 하나씩 주어지고, 만약 IP주소가 같으면 주소가 서로 충돌해서 둘 중 하나는 인터넷을 사용하지 못한다.

NAT 방식 - 내부 네트워크에서는 공인되지 않은 IP주소를 사용하고, 인터넷을 나갈때만 공인주소(유일한 IP주소)를 가지고 나가는 방식

(2011년부터 IPv4 신규할당이 중단되고 새로 IPv6로 할당함 )

참고 : http://enter.tistory.com/140

cmd - ipconfig/all을 통해 확인 할 수 있습니다

DHCP : IP주소를 자동으로 배정하기 위함

아직 IP주소를 가지지 않은 클라이언트 PC 2대와 DHCP 서버 한대가 연결되어 있다고 가정,

클라이언트 PC가 켜지면서 네트워크에 IP주소 달라고 브로드캐스트(방송) 요청하면 DHCP서버가 클라이언트에게 자신이 관리하는 IP주소 중 하나를 자동으로 배정해준다. 다 쓰고 난 후에는 IP주소를 회수합니다.

Chapter 4. 네트워크 장비들에 관한 이야기

랜카드 : 랜에 접속하기 위한 카드처럼 생긴 것 (데스크탑, 노트북, 프린터 포트용 등)

PC의 버스 방식을 고려해야 한다. (PCI 방식, ISA 방식, EISA 방식)

허브(HUB) (= 멀티포트, 리피터) 랜카드가 설치된 각각의 PC들은 케이블을 타고 허브에 연결되고, 같은 허브에 연결된 PC끼리는 서로 통신이 가능해진다.

랜카드, 케이블, 허브만 있으면 일단 내부에서는 허브에 접속되어 있는 모든 PC들이 서로 통신이 가능함

한 포트로 들어온 데이터를 나머지 모든 포트로 퍼트린다.

종류 : 인텔리전트 허브(Intelligent Hub) -> 지능형 허브, 더미 허브(Dummy Hub), 세미 인텔리전트 허브(SemiIntelligent Hub)

문제점 : 한순간에 한 PC만이 데이터를 보낼수 있고 충돌이 발생하면 다른 모든 PC들에도 영향을 끼치기 때문에 속도는 점점 떨어지게 됨

스위치(Switch) 브릿지(bridge) : 허브로 만들어진 콜리전 도메인 사이를 반으로 나누고 중간에 다리를 놓음 

1번 포트에 연결된 PC가 2번 포트에 연결된 PC와 데이터를 주고 받는 동안에도 3번포트에 연결된 PC와 4번 포트에 연결된 PC가 서로 데이터를 주고받을 수 있게함 

기능 

1. Learning : 출발지의 맥 어드레스(MAC Address)를 배움

2. Flooding : 모르면 들어온 포트를 제외한 다른 모든 포트로 뿌린다.

3. Forwarding : 해당포트로 건네준다.

4. Filtering : 다른 포트로 못 넘어가게 막는다.

5. Aging

실무적인 차이점

1. 스위치가 브릿지보다 빠르다 (스위치 - 하드웨어, 브릿지 - 소프트웨어)

2. 브리지는 포트들이 같은 속도를 지원하는 반면, 스위치는 서로 다른 속도를 연결해줄 수 있는 기능을 제공 

3. 스위치는 브리지에 비해 제공하는 포트 수가 많다. (브리지 2~3개, 스위치 수십 수백 개)

4. 스위치는 cut-through 또는 store-and-forward 방식을 사용, 브리지는 오로지 store-and-forward 방식을 사용

store-and-forward : 스위치나 브리지가 일단 들어오는 프레임을 전부 받아들인 다음 처리를 하는방식 

cut-through : 스위치가 들어오는 프레임의 목적지 주소만을 본 다음 바로 전송 처리를 시작하는 방식 

Fragment-Free : 두 방식의 장점을 결합한 방식으로 전체 프레임이 다 들어올 때까지 기다릴 필요가 없다는 측면에서 컷스루 방식을 닮았지만 처음 비트를 보게되고 에러 감지 능력이 우수하다 

Looping : 프레임은 네트워크 상에서 무한정으로 뱅뱅 도는데, 네트워크가 조용해지기를 기다리기만 할뿐 데이터 전송이 불가능해지는 상태

스패닝 트리 알고리즘 : 스위치 간의 두개의 링크 중 하나를 끊어놓는 것 (실제 링크는 2개지만 데이터는 한 쪽으로만 다니게 됨)

평소에는 기존경로외에 다른경로를 막아놨다가 기존 경로에 문제가 생기면 그 경로를 제외하고 나머지 경로들을 풀어서 데이터를 전송

이더 채널 기술 : 여러 개의 링크가 마치 하나의 링크처럼 인식되게 하는 기술, 한 링크가 끊어져도 대기 시간없이 링크가 유지됨

라우팅 vs 스위칭

가격 : 라우터 > 스위치

속도 : 스위치 > 라우터 (라우터가 내부에서 처리하는 일이 많다)

구성 : 스위치 > 라우터 (스위치가 더 편리)

이럼에도 불구하고 브로드캐스트 때문에 라우터를 사용한다

인터넷 전체가 브로드캐스트 영역(도메인)이라고 생각하면, 외국에서 PC가 한번 켜졌다 꺼져도 이 브로드캐스트가 우리나라에 있는 내 PC까지 전달된다. 통신을 할 때 상대편의 맥 주소를 찾기 위해 ARP(Address Resolution Protocol)를 사용한다.

따라서 PC들이 이 ARP를 한번에 다 같이 한다면 PC 자체도 사용이 불가능해진다. (브로드캐스트는 PC성능도 저하시키기 때문)

이러한 브로드캐스트 영역(도메인)을 나누어주기 위해서는 라우터가 필요함 (단 3Layer 스위치 같은 경우는 이 기능도 합니다.)