[정처기 실기] 11. 응용 SW 기초 기술 활용 - 네트워크 기초 활용

네트워크 계층구조 파악

 

네트워크

원하는 정보를 원하는 수신자나 기기에 정확하게 전송하기 위한 기반 인프라

- 근거리 네트워크 LAN : 작은 지역을 커버하는 네트워크

- 광대역 네트워크 WAN : 전송 거리 넓음, 라우팅 알고리즘 필요, LAN대비 에러율 높고 전송 지연이 크다

 

 

OSI 7 계층

국제 표준화 기구 ISO(International Standardization Organization)에서 개발한 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을

계층으로 나누어 설명한 개방형 시스템 상호 연결 모델

각 계층은 서로 독립적으로 구성되어있고, 하위 계층의 기능을 이용해 상위 계층에 기능 제공

 

1계층 장비

- 허브 : 여러 대의 컴퓨터를 연결해 네트워크로 보내거나, 하나의 네트워크로 수신된 정보를 여러 대의 컴퓨터로 송신하기 위한 장비

- 리피터 : 디지털 신호를 증폭시켜주는 역할, 신호가 약해지지않고 컴퓨터에 수신되도록 함

 

2계층 장비 (MAC)

- 브릿지 : 두 개의 근거리통신망LAN을 서로 연결해주는 통신망 연결장치

- L2스위치 : 느린 전송속도의 브리지, 허브의 단점을 개선하기 위해 출발지에서 들어온 프레임을 목적지 MAC 주소 기반으로 빠르게 전송시키는 데이터 링크 계층의 통신 장치

- NIC : 외부 네트워크와 접속하여 가장 빠른 속도로 데이터를 주고받을 수 있게 컴퓨터 내 설치되는 장치

- 스위칭 허브 : 스위치 기능의 허브

 

3계층 장비 (IP)

- 라우터 : LAN을 LAN/WAN과 연결하기 위한 인터넷 네트워킹 장비(경로 설정, 다익스트라, 벨만포드)

- 게이트웨이 : 프로토콜을 서로 다른 통신망에 접속할 수 있게 해주는 장비

- L3 스위치 : 3계층에서 네트워크 단위들을 연결하는 통신 장비

- 유무선 인터넷 공유기 : 외부로 들어오는 인터넷 라인을 연결해 유선으로 여러 대의 기계에 연결하거나 무선 신호로 송출하면서 여러 대의 컴퓨터가 하나의 인터넷 라인을 공유할 수있도록 하는 네트워크 장비

- 망(백본)스위칭 허브 : 광역 네트워크를 커버하는 스위칭 허브

 

4계층 장비 (PORT)

- L4 스위치 : 4계층에서 네트워크 단위들을 연결하는 통신 장비, TCP/UDP등 스위칭 수행

 

 

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네트워크 프로토콜 파악

 

프로토콜

서로 다른 시스템이나 기기들 간의 데이터 교환을 원활히 하기 위한 표준화된 통신규약

컴퓨터가 메시지를 전달하고 메시지가 제대로 도착했는지 확인, 도착하지 않으면 메시지를 재전송하는 일련의 방법

 

프로토콜 기본 3요소 - 구의타

구문 Syntax	시스템 간의 정보 전송을 위한 데이터 형식, 코딩, 신호레벨 등의 규정
의미 Semantic	시스템 간의 정보 전송을 위한 제어 정보로 조정과 에러 처리를 위한 규정
타이밍 Timing	시스템 간의 정보 전송을 위한 속도 조절과 순서 관리 규정

 

네트워크 프로토콜

컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고받는 양식과 규칙의 체계

다른 기종의 장비는 각기 다른 통신규약을 사용하는데 프로토콜을 사용 시 다른 기기 간 정보 전달을 표준화 할 수 있다.

 

프로토콜 특징

단편화, 재조립, 캡슐화, 연결 제어, 오류 제어, 동기화, 다중화, 주소 지정

 

 

데이크 링크 계층

링크의 설정과 유지 및 종료를 담당, 노드 간 회선 제어, 흐름 제어, 오류 제어 기능을 수행하는 계층

데이터 링크 계층 프로토콜 - HDLC, PPP, 프레임 릴레이, ATM

 

네트워크 계층

다양한 길이의 패킷을 네트워크들을 통해 전달, 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)을 위한 수단을 제공하는 계층

 

네트워크 계층 프로토콜

IP	송수신 간의 패킷 단위, 데이터를 교환하는 네트워크에서 정보를 주고받는 데 사용하는 통신 프로토콜
ARP	IP 네트워크 상에서 IP 주소를 MAC 주소(물리)로 변환
RARP	MAC 주소만 알 때 IP 주소 요청하는 역순 주소 결정 프로토콜
ICMP	수신지 도달 불가 메시지는 수신지 또는 서비스에 도달할 수 없는 호스트를 통지하는 데 사용
IGMP	인터넷 그룹 관리 프로토콜로 호스트 컴퓨터와 인접 라우터가 멀티캐스트 그룹 멤버십을 구성하는 데 사용하는 통신 프로토콜
라우팅프로토콜	데이터 전송을 위해 목적지까지 갈 수 있는 경로 중 최적의 경로를 설정해주는 라우터 간의 상호 통신 프로토콜

 

IPv4

헤더크기 가변

인터넷에서 사용되는 패킷 교환 네트워크 상에서

데이터를 교환하기 위한 32비트 주소체계를 갖는 네트워크 계층의 프로토콜

유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드 캐스트

 

IPv4의 주소체계

32bit 구성

10진수, 총 12자리에 8비트씩 네 부분으로 나뉨(0~255까지 3자리 수로 표현)

A (0 ~ 127), B (128  ~ 191), C(192 ~ 223), D(224 ~ 239), E(240 ~ 255) 클래스 단위 비순차적 할당(비효율적)

네트워크, 호스트를 나타내는 부분으로 구성, 서브넷 마스크는 네트워크 부분과 호스트 부분을 구분한다.

 

IPv6

헤더크기 고정

IP주소 확장, 이동성, 인증 및 보안 기능(IPSec), QoS 개선, PnP 지원, Ad-hoc 네트워크 지원, 단순헤더 적용, 실시간 패킷 추적 가능

유니캐스트, 멀티캐스트, 애니캐스트

 

IPv6의 주소체계

128bit 구성

16비트의 단위로 나누어져 다시 4자리 16진수로 변환, 콜론으로 구분

네트워크 규모나 단말기 수에 따른 순차적 할당(효율적)

앞의 64비트는 네트워크 주소, 뒤 64비트는 인터페이스 주소로 활용

 

IPv4에서 IPv6으로 전환법 - 듀터주

듀얼 스택(Dual Stack) / 터널링(Tunneling) / 주소변환(Address Translation)

 

멀티캐스트 프로토콜

인터넷에서 같은 내용의 데이터를 여러 명의 특정한 그룹의 수신자들에게 동시에 전송할 수 있는 프로토콜

멀티캐스트 프로토콜 = 멀티캐스트 라우팅 프로토콜 + 그룹관리 프로토콜(IGMP)

 

유니캐스트 프로토콜

고유 주소로 식별된 하나의 네트워크 목적지에 1:1로 트래픽 또는 메시지 전송하는 프로토콜

 

브로드캐스트 프로토콜

하나의 송신지가 같은 서브 네트워크 상의 모든 수신자에게 데이터 전송하는 프로토콜

 

애니 프로토콜

하나의 호스트에서 그룹 내 가장 가까운 곳의 수신자에게 데이터 전달하는 전송 프로토콜

 

라우팅 프로토콜

데이터 전송을 위해 목적지까지 갈 수 있는 경로 중 최적의 경로를 설정해주는 라우터 간의 상호 통신규약

 

1.  정적

 

2. 동적

1) 내부 라우팅 프로토콜(IGP)

거리벡터 알고리즘 (Distance-Vector 방식)	링크상태 알고리즘 (Linked-State 방식)
인접 라우터와 정보를 공유하며 목적지까지의 거리와 방향을 결정하는 라우팅 프로토콜 알고리즘	링크 상태 정보를 모든 라우터에 전달해 최단 경로 트리를 구성하는 라우팅 프로토콜 알고리즘
RIP, IGRP	OSPF, EIGRP

 

2) 외부 라우팅 프로토콜(EGP)

- BGP(Path-Vector 방식)

 

 

RIP 

AS(Autonomous System 자율 시스템) 내에서 사용하는 거리벡터 알고리즘에 기초하여 개발된 내부 라우팅 프로토콜

- 벨만-포드 알고리즘 사용, 15홉 제한, UDP 사용, 30초마다 정보공유

 

OSPF

규모가 크고 복잡한 TCP/IP 네트워크에서 RIP의 단점을 개선하기 위해 자신 기준 링크상태 알고리즘을 적용해 최단 경로를 찾는 라우팅 프로토콜

- 다익스트라 알고리즘 사용, 라우팅 메트릭 지정, AS 분할 사용, 홉 카운트 무제한

 

BGP

AS 상호 간 (Inter-AS / Inter-Domain)에 경로 정보를 교환하기 위한 라우팅 프로토콜

 

 

전송 계층 프로토콜

TCP

근거리 통신망LAN이나 인트라넷, 인터넷에 연결된 컴퓨터에서 실행되는 프로그램 간 일련의 옥텟을 안정적으로 순서대로 에러없이 교환할 수 있게 하는 프로토콜

신뢰성 보장, 연결 지향적 특징, 흐름 제어(Flow Control), 혼잡 제어(Congestion Control)

 

UDP

비연결성, 신뢰성이 없으며 순서화되지 않은 데이터그램 서비스를 제공하는 통신 프로토콜

비신뢰성 보장, 순서화되지 않은 데이터그램 서비스 제공, 실시간 응용 및 멀티캐스팅 가능, 단순 헤더(고정크기 8바이트)

 

세션 계층

응용 프로그램 간의 대화를 유지하기 위한 구조를 제공, 이를 처리하기 위해 프로세스들의 논리적인 연결을 담당

세션 계층의 프로토콜 : RPC, NetBIOS

 

표현 계층

애플리케이션이 다루는 정보를 통신에 맞는 형태로 만들거나, 하위 계층에서 온 데이터를 사용자가 이해할 수있는 형태로 만드는 역할 담당

표현 계층의 프로토콜 : JPEG, MPEG

 

응용 계층

응용 프로세스와 직접 관계해 일반적인 응용 서비스를 수행하는 역할 담당

응용 계층의 프로토콜

HTTP	텍스트 기반의 통신규약, 인터넷에서 데이터를 주고받을 수 있는 프로토콜 하이퍼텍스트를 빠르게 교환하기 위한 프로토콜
FTP	TCP/IP 프로토콜을 가지고 서버와 클라이언트 사이의 파일을 전송하기 위한 프로토콜
SMTP	인터넷에서 TCP 25번 포트로 이메일을 보내기 위해 이용되는 프로토콜
POP3	원격 서버로부터 TCP/IP 연결로 이메일을 가져오는 데 사용하는 프로토콜(PC에 메일내용 저장)
IMAP	원격 서버로부터 TCP/IP 연결로 이메일을 가져오는 데 사용하는 프로토콜(서버에 저장)
Telnet	인터넷이나 로컬 영역에서 네트워크 연결에 사용되는 네트워크 프로토콜
SSH	Telnet보다 강력한 보안을 제공하는 원격접속 프로토콜 연결되어있는 컴퓨터 간 원격 명령 실행이나 쉘 서비스 수행 키를 통한 인증은 클라이언트의 공개키를 서버에 등록해야 하고 전송되는 데이터는 암호화됨 인증, 암호화, 압축, 무결성을 제공하고 22번 네트워크 포트 사용
SNMP	TCP/IP의 네트워크 관리 프로토콜로 라우터나 허브 등 네트워크 장치로부터 정보를 수집 및 관리하며, 정보를 네트워크 관리 시스템 NMS 에 보내는 데 사용하는 인터넷 표준 프로토콜

 

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네트워크 전달방식

 

패킷 스위칭

컴퓨터 네트워크와 통신의 방식 중 하나,

작은 블록의 패킷으로 데이터를 전송해 데이터를 전송하는 동안만 네트워크 자원을 사용하도록 하는 통신 방식

- 이메일 메시지 등 (실시간 전송에 부적합, 네트워크 지연 발생)

- X.25, 프레임 릴레이, ATM

 

패킷 교환 방식의 종류

구분	데이터그램(datagram) 방식	가상회선(virtual circuit) 방식
개념	연결 경로 확립X, 패킷을 순서무관하게 독립적으로 전송하는 방식	패킷이 전송되기 전 송/수신 스테이션 간의 논리적인 통신경로를 미리 설정하는 방식
동작방식	각각의 패킷을 독립적으로 취급, 단일 패킷 단위로 전송하고 수신하는 방식 비연결형 교환 방식(헤더 붙여 개별적으로 전달)	많은 이용자들이 상호 통신할 때 하나의 통신 설비를 공유해 여러 논리적 채널을 확정한 후 통신할 수 있는 방식 연결형 교환방식(목적지 호스트와 미리 연결 후 통신)

 

서킷 스위칭

네트워크 리소스를 특정 사용층이 독점하도록 하는 통신 방식, 전송경로를 설정해 전송 보장, 서킷 확보 작업

- 영상, 비디오 등

 

애드 혹 네트워크

노드들에 의해 자율적으로 구성된 기반 구조(기지국, 액세스포인트)가 없는 네트워크

애드혹 노드는 무선 인터페이스로 서로 통신하고, 멀티 홉 라우팅 기능으로 무선 인터페이스가 가지는 통신 거리상의 제약을 극복하며, 노드의 이동이 자유로워 네트워크 토폴리지가 동적으로 변화됨

완전 독립형이 될 수도 있고, 인터넷 게이트웨이를 거쳐 인터넷과 같은 기반 네트워크와 연동될 수 있음

긴급 구조, 긴급 회의, 전쟁터의 군사 네트워크 등에 사용