<네트워크> -> 그물처럼 연결하여서 여러 정보를 주고받는 것
네트워크의 분류 :
1. pan -> 개인 크기의 네트워크: 블루투스, usb 등등
2. lan -> 지역 크기의 네트워크: 와이파이, 교무실 프린터 등등
3. wan -> 국가 크기의 네트워크: 인터넷 등등
lan을 2개 이상 연결함으로서 wan을 구축-> 라우터 사용
네트워크 연결 형태에 따른 분류 :
인터넷
-> 전 세계의 모든 컴퓨터들을 무선, 유선 전송 매체를 이용하여서 연결한 네트워크
네트워크들의 총 집합
---> 데스크탑 같은 것들 연결
이동 통신망
-> 고정되어 있는 장치가 아닌 이동하는 장치들 간의 데이터 동신을 위한 네트워크
특수한 기능 제공 : 무선 통신, 위치 추적
---> 핸드폰, 노트북 같은 것들 연결
<네트워크의 구성 요소>
1. 하드웨어
2. 소프트웨어
-하드웨어:
송수신 장치 : 필요한 정보를 다른 장치와 주고받기 위해 네트워크에 연결되어 있는 장치 ) 컴퓨터
전송 매체 : 장치들을 연결하고 있는 회선 ) 유선 케이블(랜선)
전송 장치 : 전송하는 데이터를 통신에 적절한 형태로 변환하는 장치
네트워크 제어장치 : 전달받은 데이터를 요청에 따라 다음 장치로 전달하는 역할을 수행 ) 라우터
-소프트웨어:
통신 프로토콜 : 효율적이고 원활한 데이터 통신을 위한 규칙이나 약속-> 표준
통신 소프트웨어 : 데이터 통신을 위해 사용되는 모든 프로그램 ) 네이버 이메일, 카카오톡, 파일 업로드-다운로드 등
프로토콜-> 네트워크 상에서 지켜야할 법 같은 존재
다양한 프로토콜로 인해 데이터 통신이 원활히 이루어짐
-법률 표준 : OSI
-사실 표준 : TCP/IP
표준 프로토콜이 2가지인 이유 : 원래 TCP/IP 잘 쓰고 있었는데 표준 기구에서 강제로 OSI를 만들어서 표준화하려 했지만 TCP/IP가 너무 광범위하게 쓰이고 있어 그냥 둘 다 쓰기로 함
<전송 매체의 종류>
유선 :
-UTP, STP(꼬임선)
차이점: 구리선을 감싸는 은박지의 유무
->전송 속도가 느리지만 가격이 쌈(단거리용
-동축 케이블
->전송 속도가 꼬임선에 비해 빠르지만 가격이 비쌈(장거리용
-광섬유 케이블(데이터를 빛으로 전송, 신호가 왜곡될 확률 극히 감소)
-> 속도가 아주 빠르지만 가격이 비싸고 고장이 쉬움- 유리로 만들기 때문에 취급과 가공이 어려움
무선 :
-전자파
라디오파, 마이크로파
차이점 : 라디오파-(작은 주파수, 다방향성,. 투과) 마이크로파-(큰 주파수, 단방향성, 투과 x)
>아날로그와 디지털의 개념>
아날로그-> 연속적인 정보
디지털-> 순간적인 정보
신호가 전달되는 각 장치들마나 처리하는 신호의 형태가 다르기 때문에 통신에
적절한 형태로 바꿔줘야 함-> 전송장치 담당
[전송 장치]
-모뎀
-코덱
둘 다 디지털->아날로그, 아날로그->디지털 로 변환 가능하지만 둘이 혼용해서는 쓰지 못함
<아날로그 신호의 구성 요소> - 진동 곡선의 형태를 가짐(사인파)
사이클 : 아날로그 신호의 반복되는 하나의 모양
진폭 : 아날로스 신호의 높이
주기 : 아날로그 신호가 1사이클을 만드는데 걸리는 시간
주파수 : 1초 동안에 만들어지는 사이클의 수 - 단위 : Hz
->주기와 주파수는 서로 역수 관계
위상 : 아날로그 신호의 첫 사이클의 시작점 위치(시작점에 따라 0, 90, 180, 270, 360도의 위상을 가질 수 있음
<디지털 신호의 구성 요소> 아날로그 신호처럼 진폭, 주기, 주파수, 위상을 나타낼 수는 있지만 곡선의 형태가 아님
-> 실제 사용하는 디지털 신호는 동일한 모양이 반복되지는 않기 때문에 주기, 주파수 사용 불가
/대신 '비트' 간격과 '비트율'이라는 특성을 가짐
-> 0과 1의 두개의 값만 사용해서 진폭의 의미가 없음
-비트 : 디지털 신호 값에 사용된 0과 1의 개수 ) '010' 은 3비트
-> n개의 비트로 만들 수 있는 모든 디지털 값의 수는 2의 n승
비트 간격 : 1개의 비트를 전송하는데 걸린 시간
비트율 : 1초 동안 전송한 비트의 개수 - 단위 : bps
<교환 방식> : 네트워크에 연결된 장치들이 교환기를 통해 데이터를 전달하는 방식
교환기 - 모든 장치들이 일대일로 연결되 있으면 비경제적이기 때문에 링크 수를 줄이기 위해 사용
-> 여러개의 장치들을 중간에서 연결, 효율적 네트워크 구축
교환기를 사용하여 구축한 네트워크: 교환망
- 회선 교환:
교환기를 통해 연결된 두 장치간의 전용 경로를 미리 설치하여 통신
특징: 데이터 통신 전에 미리 전용 경로를 설정해야함, 보낼 데이터를 한번에 전송, 통신 후 전용 경로의 연결을
해제해야함
장점 : 전용 경로를 연결한 장치들은 회선을 독점적으로 이용
단점 :
전용 경로의 연결을 설정및 해제하기 위해 추가적인 시간 필요
전용 경로로 설정된 회선을 다른 장치가 사용 불가
전용 경로에 문제가 생기면 더 이상 통신 불가
- 패킷 교환
전송할 데이터르 패킷으로 잘게 분할해 통신
특징: 전용 경로 설정 필요없이 바로 전송, 패킷들은 서로 다른 경로를 통해 전달될 수 있음, 패킷들을 기존 순서에 맞게
재조립 해야함
장점 :
전용 경로를 연결하는 시간 필요없음
다른 장치들이 비교적 공정하게 회선을 사용
한 회선에 문제가 생겨도 다른 회선으로 통신 가능
단점 :
최종 목적지에 순서에 상관없이 패킷들이 오기 때문에 재조립하는 추가적인 시간이 필요함
<전송 방식>
-단방향 : 한쪽으로만 전송 가능 ) tv 등
-반이중 : 양방향으로 전송을 할 순 있지만 동시에는 불가능 ) 무전기
-양방향 : 동시에 양방향으로 전송 가능 - 단방향 전송 방식 2개가 결함 ) 휴대전화
[동기식, 비동기식 전송] : 데이터 전송을 타이밍에 따라 구분하는 방식
-동기식 전송 :
-> 데이터를 주고받는 장치는 클록 신호라는 별도의 신호를 공유함
-> 클록 신호를 이용해 데이터가 송신되고 수신되는 타이밍을 일치
전송할 데이터를 '블록' 이라는 큰 단위로 묶어 전송
장점 : 전송 효율이 높음
단점 : 클록 신호 공유를 위한 추가적인 회선이 필요함
-비동기식 전송 :
-> 보낼 데이터가 있으면 그때그때 전송하는 방식
-> 시작과 끝을 알 수 있도록 시작비트와 정시비트를 삽입해 전송
전송할 데이터를 ‘워드 (8비트)‘ 단위로 분할하여 전송
장점 : 클록 신호를 위한 추가적인 회선 불필요
단점: 전송되는 문자마다 추가적인 비트가 달리므로 전송 효율 낮음
[직렬전송, 병렬 전송] : 한 번에 전송하는 데이터의 개수에 따라 구분하는 방식
직렬 : 데이터를 한 번에 하나씩 순서대로 전송
장점: 1개의 회선으로도 전송 가능
단점: 속도가 느림
병렬 : 데이터를 한 번에 여러 개씩 동시에 전송하는 방식
장점: 속도가 빠름
단점: 많은 개수의 회선이 필요함
<TCP/IP 계층 구조>
프로토콜에 따라 데이터를 통신하는 과정을 하나의 과정으로 바라보기에는 너무 복잡하기 때문에, 크게 5가지 단계로 구분하여 설명함
1.응용
2.전송
3.네트워크
4.데이터링크
5.물리
-> 위로 갈수록 상위, 아래로 갈수록 하위계층
상위 : 물리층 방향으로 작업을 수행하며 송신함
하위 : 응용층 방향으로 작업을 수행하며 수신함
통신의 흐름:
송신측
-응용
-전송
-네트워크
-데이터링크
-물리
------> 데이터 전송
-물리
-데이터링크
-네트워크
-전송
-응용
수신측
-> 상위 계층에서 하위 계층으로 갈수록 보다 큰 범위의 주소를 사용함
각 계층에서 관리하는 주소들을 통해 데이터가 어디로 전달될지가 결정됨
응용 - 주소를 관리하지 않음
전송 - 포트번호 관리
네트워크 - ip주소(논리 주소) 관리-> 목적지 장치에 최종적으로 데이터를 전달하는데 사용
데이터링크 - MAC 주소(물리 주소) 관리-> 중간장치에 데이터를 전달하는 데에 사용
물리 - 주소를 관리하지 않음
논리, 물리 주소 모두 장치를 유일하게 식별하는 주소지만 사용 용도가 다름
캡슐화 : 상위 -> 하위 계층으로 데이터를 전달하면서 데이터의 앞부분에 추가적인 정보를 덧붙임
탈캡슐화 : 하위 -> 상위 계층으로 데이터를 전달하며 데이터의 앞부분에 덧붙여 있는 추가적인 정보를 때어냄
-> 패킷 :데이터의 캡슐화가 진행되어 “헤더+데이터(+트레일러)”쌍으로 존재하는 묶음
ーー＞모든 계층에서 통용되는 단어는 패킷이지만 각 계층에서 패킷을 독립적으로 지칭하는 별도의 용어가 존재함
-응용 : 메시지
-전송 : 세그먼트
-네트워크 : 데이터그램
-데이터링크：프레임 -> 트레일러까지 추가함
-물리 : 캡슐화를 진행하지 않기 때문에 패킷이 없음
[각 계층의 기능]
-전송층
데이터의 분할 및 재조립, 흐름/오류제어 역할을 수행
-> 메시지를 보다 작은 크기의 단위인 패킷으로 분할
-> 네트워크 상에서 교통 혼잡이 발생하지 않도록 전송하는 데이터 양을 조절
: 어떤 프로그램으로 전달되어야 하는지 결정
-응용층
여러 가지 프로그램들의 싱행, 필요한 서비스와 데이터의 요청 및 제공 등과 같이 실제 사용자와 인터페이스 및 상호작용을 담당
-> 클라이언트가 서버에게 필요한 서비스를 요청
-> 웹 브라우저를 통해 정보탐색
-> 전자 메일을 통해 메일을 주고받음
: 최종 데이터를 사용자에게 제공
요약:
응용 : 사용자 서비스 제공
전송 : 데이터 전송 관리
네트워크 : 논리 주소 관리, 경로 탐색
데이터링크 : 물리 주소 관리, 경로 연결
물리 : 비트열 관리, 신호 변환
<OSI 참조 모델의 목적과 계층화의 장점>
OSI -> 법률 표준
목적:
-이것으로 표준 프로토콜을 제시하려 했지만 실패하여 네트워크와 데이터 통신의 설계도 격으로만 남게됨
-실제 데이터 통신에는 TCP/IP 모델의 프로토콜들이 사용되지만 OSI 참조 모델은 네트워크의 구조 및 데이터 통신을 설명하기에 유용함
--> 총 7계층
각 계층들은 서로 독립적으로 각자의 기능을 수행하며, 다음 계층으로 패킷을 전달하는 “인터페이스”를 위해서만 상호작용함
계층화의 원리
1. 유사한 작업을 수행하는 기능들을 하나의 계층으로 구성
2. 각 기능들의 상호작용이 최대한 적은 지점에서 계층 간 경계를 지정함
3. 계층한 경계에서는 상호작용을 위한 인터페이스만을 정의함
장점:
다른 계층들의 작업에 의함 영향을 받지 않고, 독립적이고 효율적으로 역할을 분담하여 통신을 위한 작업을 수행할 수 있음
[OSI 7계층 분류]
-응용
-표현
-세션
-> 사용자 지원 계층
-전송
-> 전송 계층
-네트워크
-데이터링크
-물리
-> 네트워크 지원 계층
[OSI 7계층의 기능]
-세션
: 데이터 통신을 위해 네트워크에 연결을 시도하는 사용자의 승인, 데이터 사이에 동기화 지점을 삽입하여 오류 복구 지점을 결정하는 등의 시능을 수행하는 계층
-표현
: 데이터의 번역, 압축, 암호화 등의 기능을 수행하는 계층
-응용
: 사용자와의 직접적인 상호작용 및 인터페이스를 담당하는 계층
-> 여러 프로그램을 통해 필요한 서비스 및 데이터를 요청하거나 제공함
각 계층의 기능 요약
-응용 : 사용자 서비스 제공
-표현 : 데이터 양식 정의
-세션 : 연결 승인 및 유지
-전송 : 데이터 전송 관리
-네트워크 : 논리 주소 관리, 경로 탐색
-데이터 : 물리 주소 관리, 경로 연결
-물리 : 비트열 관리, 신호 변환
네트워킹 : 네트워크를 구현하는 방법
네트워킹 방식
-이더넷 : 버스형 토폴로지
-토큰 링 : 링형 토폴로지
-FDDI : 광섬유 케이블
가장 많이 쓰이는 것 : 이더넷
방식에 상관없이 네트워크 내에 통신을 원하는 여러대의 장치들이 전송 매체를 통해 연결되어 있음
-> 네트워크 상에 2개 이상의 장치가 데이터를 전송하는 경우 충돌이 발생함
매체 접근 제어 : 이를 막기 위해 데이터를 전송하기 위한 방법 및 순서
네트워크 계층중 “데이터링크 층”은 다시 2개의 부 계층으로 구분할 수 있으며, 매체 접근 제어는 하위 부 계층인 “MAC 계층”의 프로토콜로 정의되어 있음
매체 접근 제어 방식:
-CSMA/CD 방식 => 유선에서 쓰임
-CSMA/CA 방식 => 무선에서 쓰임
- 네트워크는 규모에 따라 PAN, LAN, WAN등으로 구분한다.
(1) BAN : 인체에 부착 가능한 정도로 주로 무선 통신에 활용
(2) PAN : 블루투스나 하스팟 등의 '테더링'이 가능한 규모로 주로 무선 통신에 활용
(3) LAN : 건물 하나정도의 규모를 가짐, 스위치와 라우터까지의 네트워크 대역
(4) MAN : LAN과 WAN의 중간
(5) WAN : 국가와 국가를 연결하는 정도의 규모를 가진 네트워크, 라우터와 라우터까지의 네트워크 대역
[라우팅]
- 라우터에서 수신된 데이터(=패킷)를 전달할 최적의 경로를 결정하는 것
- 최적의 경로 즉 라우팅을 라우팅 테이블에 저장함
- 라우팅 방식 및 형식에 따라 다양한 라우팅 프로토콜이 존재함
++
정적 라우팅 : 네트워크 관리자가 직접 라우팅 테이블을 관리
동적 라우팅 : 라우터 간의 정보 교환을 통해 라우터가 스스로 라우팅 테이블을 구성
(1) 거리벡터 알고리즘 : rip, igrp
- 목적지에 도착하기 위해 거치게 되는 라우터의 개수(Hop Count)만을 고려해 최적의 경로를 찾음
- 자신의 라우팅 테이블에 존재하는 모든 경로 정보를 인접한 라우터에 뿌림 -> 이로 인해 수렴시간이 느려 RIP에 적합함
- 라우팅 테이블 공유가 주기적으로 이루어짐
(*수렴시간이란? : 라우팅 테이블이 만들어지기까지 = 업데이트가 완료 될 때까지 걸리는 시간)
(2) 링크상태 알고리즘 : ospf, eigrp
- 라우팅을 할 때 거치게 되는 라우터의 상태(Cost)에 따른 가중치를 고려하여 최적경로 설정
- 자신과 연결되어있는 인터페이스(링크)의 상태 정보를 자신과 인접한 라우터에 전달 -> 이로 인해 정보 교환이 일어나며, 수렴 시간이 빠름
- 처음 한번만 정보 교환이 이루어지며 이후에는 변경점이 있을 시 정보 교환이 이루어짐
!! 라우터는 각각 라우팅 테이블을 받아 라우팅을 하기 때문에 자신이 모르는 네트워크 주소는 다른 라우터의 라우팅 테이블을 토대로 형성한다.
RIP : 링크의 상태를 고려하지 않고 오직 Hop 만을 통해 최적의 경로를 계산하는 라우팅 프로토콜(정적 라우팅)로 최대 15홉까지 지원함
- 라우터간 정보 교환은 30초 주기로 이루어지며, 브로드캐스팅을 통해 자신의 정보를 인접한 라우터에 전달
- 모든 라우터가 이를 알고 있기에 라우팅 정보가 필요하지 않는 경우에도 라우팅 정보를 알 수 있다.
- RIP는 같은 네트워크 대역폭의 라우터만을 대상으로 하여 정보 교환이 진행됨
- 패시브인터페이스는 관련 없는 장치의 정보를 수신하는 것을 막아준다.
OSPF :
- 자신과 인접한 라우터와 'Hello 패킷'을 교환, '이웃(Neighbor)'상태를 형성
- 이웃 관계를 형성한 라우터와는 링크(인터페이스) 상태 정보를 공유한다.
- 모든 라우터의 링크 상태 정보를 확인한 후 전체 네트워크 구조를 파악하여 라우팅 테이블을 완성해 나간다.
+
에리어(Area) : OSPF를 더 작은 영역으로 나눠 라우팅 한것
- 자신이 속한 라우터와만 라우팅 정보를 교환하며, 대규모 라우팅에도 효과적임
[IP 주소 자동 축약(no au)]
- IP주소와 서브넷 마스크를 상관하지 않고 첫 번째 옥텟(/8)의 값만을 확인하여 Classful주소로 인식함
[트폴로지] : 네트워크에 연결된 노드와 링크의 물리적인 연결
(1) 버스형 : 하나의 중심 회선에 장치들이 연결된 형태
(2) 링형 : 원형의 고리 모양으로 장치들이 연결된 형태
(3) 성형 : 하나의 중앙 제어장치를 필두로 장치들이 연결된 형태
(4) 망형(그물형) : 모든 장치가 점-점으로 연결되어있는 Point to Point 형태
(5) 트리형 : 여러 개의 중앙 제어 장치를 통해 계층적으로 장치들이 연결된 형태
[라우터] : IP주소를 통해 목적지까지의 최적의 경로를 결정하여 데이터를 전송하는 장치로, IP(3계층)에서 동작한다
[스위치] : MAC주소를 통해 적절한 포트로 데이터를 전송하는 장치로, 데이터링크(2계층)에서 동작한다.
- 플러딩 : 데이터를 모든 포트로 전송하는 기능(= 브로드캐스팅)
- 포워딩 : 데이터를 특정 포트로만 전송하는 기능(= 유니캐스팅)
- 필터링 : 데이터가 전송되지 않도록 포트를 차단하는 기능
+ 멀티 캐스팅 : 이미 속한 그룹에게 데이터를 전송하는 방식
[ARP] : 네트워크(3계층)의 프로토콜로, IP주소를 MAC주소에 대응시키기위해 사용되는 프로토콜
- 일반적으로 IP주소만 알고 MAC주소는 모를 때 사용됨
- ARP Request 패킷과 ARP Reply 패킷을 사용하며, 각 호스트는 파악한 주변 호스트들의 IP주소에 대응하는 MAC주소를 ARP 테이블 이라 한다.
(1) 발신지 호스트 : ARP Request 패킷에 목적지 호스트의 IP주소를 작성하여 브로드캐스팅
(2) 목적지 호스트 : ARP Request 패킷에 작성된 IP주소를 통해 자신의 패킷임을 확인
(3) 목적지 호스트 : 자신의 MAC주소를 ARP Reply 패킷에 작성하여 발신지 호스트로 전송
(4) 발신지 호스트 : ARP Request 패킷을 통해 목적지 호스트의 MAC주소를 확인
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