[후니의 쉽게 쓴 시스코 네트워킹] Part 01. - Part 02.

Part 01. 네트워크 세상에 들어서며

* 인터넷(Interent) : 인터(Inter) + 넷(net) > ‘여러 개의 네트워크를 묶었다’는 의미 
    > 네트워크를 여러 개 묶어놓은 네트워크 연합 > TCP/IP란 공통의 프로토콜 사용.

* 인터넷의 특징

           1. 하나의 프로토콜 만을 사용. (프로토콜 : 통신의 규칙)
           > 인터넷에서 사용하는 프로토콜 : TCP/ IP
           2. 웹 브라우저를 이용하여 인터넷을 탐험.

* 인트라넷(IntraNet)
           : 사내업무도 웹 브라우저를 가지고 이용할 수 있게 만든 것
            TCP/IP 프로토콜 사용. 회사 사람말고 다른 사람은 인터넷을 통해 접속불가.

* 엑스트라넷(ExtraNet)
           : 인트라넷과 유사하지만, 기업의 인트라넷을 협력회사나 고객에게 사용할 수 있도록 함.

 

Part2. 네트워크와 케이블 그리고 친구들

* LAN(Local Area Network) : 어느 한정된 공간에서 네트워크를 구성.

* WAN(Wide Area Network) : 멀리 떨어진 지역을 서로 연결하는 경우에 사용.

* 네트워킹 방식 : 이더넷 방식, 토큰링(TokenRing) 방식, FDDI 방식, ATM 방식

* 이더넷(Ethernet) : 네트워크의 한 방식. 가장 큰 특징은 CSMA/CD라는 프로토콜을 사용해 통신.

* CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) 

: 이더넷 환경에서 통신하고 싶은 PC/서버는 지금 네트워크상에 통신이 일어나고 있는지 확인
 (우리 네트워크 자원을 쓰고있는 PC나 서버가 있는지 확인 :: 캐리어 – 네트워크 상에 나타나는 신호 가 있는지 감지.) > Carrier Sense 라고 함.

>> 네트워크상에서 통신이 없어지면 자신의 데이터를 네트워크 상에 실어서 보낸다.
>>>두개 이상의 PC나 서버가 동시에 네트워크 상에 실어나를 경우 > Multiple Access 발생
>>>>부딪치는 경우를 Collision(충돌)이 발생했다고 한다.

>>>>> Ethernet에서 데이터를 네트워크에 실어서 보내고 나서도 총돌발생 여부 점검 : Collision Detection(충돌 감지) 라고함.
            > 충돌발생시 랜덤한 시간만큼 기다린 만큼 다시 데이터 전송.
>>>>>> 너무 많은 충돌 발생시 통신 자체가 불가능해지는 경우 존재

* 토큰링(TokenRing) 

: 토큰링 방식의 네트워크에서는 그 네트워크에서 오직 한 PC, 토큰을 가진 PC만이 네트워크에 데이터를 실어 보낼 수 있다. 

데이터를 다 보내고 나서는 바로 옆 PC에게 초큰을 건네주고, 전송할 데이터가 없다면 다시 바로옆 PC에 토큰을 전달한다 

>> 충돌 X, 네트워크 성능 예측이 쉽다. >> 그러나 바로 보내야할 데이터가 있다 하더라도 차례를 계속해서 기다려야 한다.

 

* 네트워크 장비와 네트워크 장비를 연결하기 위해서는 어떤 종류의 케이블이든 반드시 케이블이 들어가게 된다.

* 카테고리 1 : 주로 전화망 사용 케이블. 데이터 전송용
  카테고리 2 : 데이터 최대 4Mbps로 전송.
  카테고리 3 : 10 Base T 네트워크에 사용되는 케이블. 과거 UTP 케이블. 일반적인 케이블 최대 10Mbps 속도로 데이터 전송.
  카테고리 4 : 토큰링 네트워크에서 사용되는 케이블. 최대 16Mbps 속도로 전송.
  카테고리 5 : 이제까지는 100Mbps 지원하는 Fast Ethernet으로 사용.
                   기가비트 표준 완성으로 기가비트 속도의 데이터 전송이 가능해짐 (이 경우 8가닥 모두 사용해야 가능함.)

** 10 Base T :
1. 10은 속도를 의미 (10은 10Mbps의 속도를 지원하는 케이블을 의미)
2. Base는 이 케이블이 Baseband용 케이블이라는 것을 의미.
    (Baseband – 디지털방식 / Broadband – 아날로그 방식의 케이블)
3. T는 TP케이블 이라는 것을 의미. 케이블의 종류 또는 케이블이 전송할 수 있는 최대 거리가 나오게 되어있음. 글자가 아닌 숫자가 등장 시, 최대 통신거리를 의미.

p32 – 33 요즘 많이 사용하는 케이블을 나타냄. P34 : UTP 케이블 선 설명
p35 – 케이블 사진 설명

>>>> 케이블의 경우 속도가 빨라지면 빨라질수록 전송거리는 점점 짧아진다.

* UTP 케이블 (Unshielded Twisted-Pair) / * STP ( Shield Twisted-Pair) > 주로 토큰링에 사용
> 8가닥으로 2가닥이 하나로 꼬여 있음.

 

* MAC(Media Access Control) : 미디어 액세스 컨트롤. 네트워크 상에서 통신을 위해서 서로를 구분할 일종의 주소. (MAC주소)

> 각 장비마다 IP 주소가 배정되고 그 주소를 가지고 통신을 하지만, 맥 어드레스도 사용한다.
>> IP주소를 다시 MAC으로 바꾸는 절차(ARP : Address Resolution Protocol)를 거치게 된다.

* 네트워크에 붙는 각 장비들은 48bit(6octet이 된다 : 8개의 비트가 옥테트)의 주소를 갖게 되는데, 

  이 주소는 랜카드 또는 네트워크 장비에 이미 고정되어 있는 유일한 주소. 이 주소를 바로 맥 어드레스, 하드웨어 주소라고 한다.
>> 모든 LAN상의 기기들은 반드시 유일한 맥 어드레스를 가져야함.

맥 어드레스는 48비트로 이루어져 있는데, 0과 1만으로 이루어진 이진수 48자리로 만들어진다. 

그것을 16진수로 표시하게 된다. (2진수 4자리를 묶어서 16진수 한자리를 만든다)

> 48자리의 이진수로 이루어진 맥 어드레스가 12자리의 16진수 맥 어드레스가 된다.

이때, 이 주소에서 앞쪽 6개의 16진수가 벤더(생성자)를 나타내는 코드로 이 코드를 OUI(Organizational Unique Identifier) 라고하며 

어느 회사에서 만든 제품인지 알 수 있음. 나머지 6자리의 수는 메이커에서 각 장비에 분배하는 Host Identifer 즉 시리얼 넘버임.
>> 앞 6자리는 회사가 부여받은 코드, 뒷 6나리는 회사에서 일련번호로 만들어 각 장비에 부여.

 

* 유니캐스트, 브로드캐스트, 멀티캐스트 > 네트워크에서 통신하는 방식에 따른 구분.

* 유니캐스트(UniCast)
: 현재 네트워크상에서 가장 많이 사용되는 트래픽. 

랜에서 통신을 한다고 가정 할 때, 데이터를 보내고자 하는 PC의 맥어드레스(00-60-80-AA-BB-CC) , 받는 PC의 맥어드레스(00-60-80-DD-EE-FF) 를 가정함. 

통신을 위해서는 전송되는 프레임 안에 항상 출발지와 목적지의 주소, 즉 맥 어드레스가 들어 있어야함. 

따라서 출발지는 00-60-AA-BB-CC를, 목적지에는 00-60-80-DD-EE-FF를 써넣음 > 이를 유니캐스트 통신방식 이라고함.
>> 정확하게 받는 PC의 주소를 프레임 안에 써넣는데 이때 PC가 하나여야함
>>>> 편지를 보내는 방식과 비슷 (보내는사람, 받는사람을 적고 우체통에 넣는 행위)

이런 방식으로 어떤 PC가 유니캐스트 프레임을 뿌리게 되면, 로컬 이더넷의 기본 성격이 붙어있는 모든 PC들에게 정보를 뿌리는 Shared 방식이기 때문에 

그 로컬 네트워크 상에 있는 모든 PC들은 일단 이 프레임을 받아들여 랜카드에서 자신의 MAC 어드레스와 비교하게됨. 

다른 경우 프레임을 버리고 (CPU에 영향X로 PC성능 영향 X) 같은 경우, 이 프레임을 CPU로 올려보냄. >> 유니캐스트의 통신방식.

 

*브로드캐스트(Broadast)
: 로컬 랜^[각주:1] 상에 붙어있는 모든 네트워크 장비들에게 보내는 통신
 브로드 캐스트는 내가 살고있는 네트워크 안의 모든 네트워크 장비들에게 통신할 때 쓰기위한 방식.
자신이 받기 싫다고 하더라도 무조건 받아야함. 브로드 캐스트의 주소는 FFFF.FFFF.FFFF
>> 랜카드는 자신의 어드레스와 다르더라도 이 브로드캐스트 패킷을 CPU에 보내게된다.

(유니캐스트와의 차이점) > CPU가 알아서 이 패킷을 처리하게 됨
>>> CPU과하로 전체 PC 성능저하 >> 과도한 브로드캐스트는 전체 네트워크 성능뿐아니라 전체 PC의 성능을 저하시킴.

>> 처음 두 PC간에 통신하는 경우 상대편의 IP주소만을 알고있음 > 상대편의 맥 어드레스를 알아내기 위해 하는 동작이 ARP.
이 ARP가 바로 브로드캐스트. (동작 비유는 p43참고)

이외에 라우터끼리 정보교환이나 다른 라우터를 찾을 때, 

서버들이 자신이 어떤 서비스를 제공한다는 것을 모든 클라이언트에게 알릴 때 여러 경우에 사용되며, 

한 번 발생하는 일회성이 아닌 대부분 30초나 1분에 한번 씩 주기적으로 발생. > 필요하지만 많은 경우 문제가 됨.

*멀티캐스트(MultiCast)
: 유니캐스트 사용시, 보내야할 사람이 많아질경우 일이 많아지고, 트래픽이 가중된다는 문제, 

  브로드캐스트 사용시, 데이터를 받을 필요도 없는 사람이 받아야 한다는 문제를 해결하기위해 등장.

보내고자 하는 그룹 멤버에게만 한번에 보낼 수 있음. 

다양한 어플리케이션의 등장으로 사용증가. 라우터나 스위치에서 이 기능을 지원해 주어야만 사용가능.

지원하지 않는 라우터^[각주:2]는 멀티캐스트를 브로드캐스트처럼 취급하여 다 막음

지원하지 않는 스위치는 브로드캐스트처럼 모든 포트로 뿌려버리게 됨.

>> 멀티캐스트는 그룹에 포함되고 그룹에서 빠져나가는 것을 정의하기 위해 몇가지 기술 사용, IP주소의 경우도 클래스 D를 사용.

 

통신에 관한 국제적인 표준기구인 ISO (International Organiztion for Standardization)라는 곳에서 

통신이 일어나는 과정을 7단계별로 표준화하여 효율성을 높이기위해 사용
> OSI 7 Layer(OSI 7계층)

장점

1. 데이터의 흐름을 한눈에 볼 수 있음.
2. 문제 해결에 편리하다. (특정 단계까지 통신이 이상없으면 그 아래 단계는 이상이 없다는 것을 이용)
3. 각 층별의 표준화로 여러 회사 장비를 사용해도 네트워크가 이상없이 작동.

++)7 Layer에 대한 조사.
대표 프로토콜 = 붉은색

 

① 1계층(물리 계층, Physical Layer) <비트:bit>

    (전선 , 전파 , 광섬유 , 동축케이블 , 도파관 , PSTN , 리피터 , DSU , CSU , 모뎀 등)

 

     시스템 간의 연결로 전자 파장을 전달하는 공간 자체입니다. 실질적인 전송을 담당하는 계층이며 데이터를 

     전기적 신호로 변경해주며 데이터 형태는 bit(0,1)로 유지됩니다.

실제로 장치들을 연결하기 위한 물리적인 사항을 정의

1 계층의 장비로는 케이블, 리피터, 허브가 있다.

 

​② 2계층(데이터 링크 계층, Data link layer) <프레임:frame>

   (Ethernet , 토큰 링 , PPP , HDLC , 프레임 릴레이 , ISDN , ATM , 무선랜 , FDDI 등)

 

    두 포인트(Point to Point) 간 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위한 계층입니다. 
   1계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리해 안전한 정보의 전달을 할 수 있도록 도와주는 역할.
   통신에서의 오류도 찾아주고 재전송을 해줄 줄뿐만아니라, 주소로서 MAC 주소를 사용하여 통신할 수 있게함.

2계층 장비 : 브리지, 스위치

​

③ 3계층(네트워크 계층, Network layer) <패킷:packet>

   (IP , ICMP , IGMP , X.25 , CLNP , ARP , RARP , BGP , OSPF , RIP , IPX , DDP 등)

 

    여러 개의 노드를 거칠 때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층입니다. 

경로로 가는 데이터의 형태는 packet입니다. 

     다양한 길이의 데이터를 네트워크를 통해 전달하고, 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)을

제공하기 위한 기능적·절차적 수단을 제공합니다.

 

라우터는 라우팅을 통해서 경로를 찾아줌

접속하고자 하는 서버의 주소가 같은 라우터 내의 IP가 아닐 경우 바깥 쪽에 있는

IP로 포워딩을 해주는데 그러한 전반적인 일을 해주는 것을 일컫는다

네트워크 층에서 경로를 찾기 위한 주소는 IP주소이며 ipconfg명령을 실행하여 주소를 확인.

흔히 사용되는 IPv4는 8비트의 수 4개로 총 32비트 주소 체계.

IP 주소는 네트워크 부분과 호스트 부분으로 나누어지며 총 5개의 클래스로 구분 가능

3계층 장비 : 라우터, L3 스위치

 

④ 4계층(전송[전달] 계층, Transport layer) <세그먼트:segment>

   (TCP , UDP , RTP , SCTP , SPX , 애플토크 등)

 

    양 끝단(End to end)의 사용자들이 신뢰성 있는 데이터를 주고받을 수 있도록 해줌으로써,

    상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 크게 신경쓰지 않도록 도와줍니다.

여기서 말하는 양 끝단은 하나의 프로그램에 열리는 하나의 포트번호까지의 전달

프로세스와 프로세스의 연결을 도와줌

 

프로세스 : 컴퓨터에서 실행되고 있는 하나의 프로그램

ex) 메신저 프로그램을 실행하여 친구와 대화를 하고 있을 때 친구에게 보내는

메시지는 특정한 프로세스 특정한 포트번호로 나가게 됨

컴퓨터에서 실행중인 프로세스까지의 도달을 책임지므로 포트 번호가 중요하게 사용

 

    Port 번호를 통한 포트 연결 / IP+port는 이 계층에서 시작된다고 생각하시면 됩니다.

    오류복구뿐만 아니라 로드밸런싱을 통한 흐름 제어 역할을 수행합니다.

4계층 장비로 L4 스위치를 두는 경우가 있는데,  3계층에서 온 트래픽을 분석하여 서비스 종류를 구분해주는 역할을 한다.

 

⑤ 5계층(세션 계층, Session layer) <데이터:data>

   (TLS , SSL , ISO 8327/CCITT X.225 , RPC , Netbios , 애플토크 등)

 

    양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공합니다.

    응용프로그램 계층 간 통신에 대한 규격이나 접속 설정을 동기화하며

    데이터를 전송계층에서 전송할 순서를 정해주고 점검과 복구를 위한 위치를 제공합니다

 

세션 계층은 전이중, 반이중 방식 등의 통신 방식과 함께 데이터 전송에 있어서 동기화를 제공

(데이터를 받는 사람과 보내는 사람이 동일한 규격을 유지하도록 하는 것).

 

또한 전반적인 TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 지고 있음.

즉 연결이 된 상태에서 정보교환을 효과적으로 수행할 수 있도록 다양한 추가 서비스를 제공해주는 계층

 

⑥ 6계층(표현 계층, Presentation layer) <데이터:data>

   (XDR , ASN.1 , SMB , AFP 등)

 

     코드 간의 번역을 담당하는 계층입니다.. 사용자 시스템에서 데이터의 구조를 통일하여 응용 계층에서

     데이터 형식 차이로 발생하는 부담을 덜어줍니다. 자세하게 설명하면 상위계층인 응용계층의

다양한 표현 양식을 범용적인 전송 방식으로 전환하고 암호화, 복호화, 데이터 압축을 수행하는 계층입니다.

 

표현층은 응용층 간에 전송하는 데이터의 표현을 규정하는 계층.

예를 들어 A와 B가 서로 통신할 때 서로 사용하는 코드 방식이 다르다면

각각 OSI표준 표현 방식에 따라서 코드를 재구성해야 한다.

따라서 각종 암호 관련 기능부터 인코딩 및 디코딩 과정을 포함하고 있는 계층.

 

대표적으로 공툥 표현 방식으로 ASN.1(Abstract Syntax Notation 1)[각주:3] 을 채택하여 서로 다른 표현을

상호인식할 수 있도록 구현하게 됨

 

⑦ 7계층(응용 프로그램 계층, Application layer) <데이터:data>

   (HTTP , SMTP , SNMP , FTP , Telnet , SSH&SCP , NFS , RTSP, DNS 등)

 

     사용자나 응용 프로그램 사이에 데이터의 교환이 가능하게 하는 계층. 

응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행합니다. 

사용자로부터 데이터를 받아 하위계층으로 넘겨줍니다.

 

 

계층 1,2,3(네트워크 지원 계층) : 물리, 데이터링크, 네트워크

- 하나의 장치에서 다른 장치로 전송되는 데이터의 물리적인 면을 처리

 

à 하위 계층, 미디어 계층(Media Layer) 라고도 불림

 

계층 4(트랜스포트 계층) : 전송

- 두개의 서브 그룹을 링크하고 하위층이 전송한 내용을 상위층이 사용할 수 있는 형태로 변환

계층 5,6,7(사용자 지원 계층) : 세션, 표현, 응용

- 관련없는 소프트웨어 시스템간의 상호 운용성 제공

 

                 à 4,5,6,7계층을 합쳐 호스트 계층(Host Layer) 라고도 불림.

 

>>> 맨 처음에 만들어낸 데이터의 크기에 비해 실제 전달되는 데이터는 헤더와 같은 정보들이 붙여지면서 커지게 된다.

 

* 프로토콜(Protocol) : 규약, 협약이라는 사전적 정의. 컴퓨터끼리 서로 통신하기위해서 꼭 필요한 서로간의 통신규악 또는 통신 방식에 대한 약속. 

프로토콜이 같은 것들만 통신이 가능하다.

1. TCP/IP : 인터넷에서 사용하는 프로토콜
2. IPX(Internetwork Packet Exchange)
3. AppleTalk : 맥이 서로간의 통신을 위해 사용하는 프로토콜

1. 라우터에 의해 구분지어진 공간, 즉 브로드캐스트 도메인이라는 공간을 뜻함 [본문으로]
2. 라우터는 브로드캐스트를 막는 성질을 가지고 있음 [본문으로]
3. 굉장히 효율적인 표현규격을 제공. 예를 들어 통신을 하는 규모가 1:1일 때에는 학 쪽에서 특정한 코드를 자신이 이해할 수 있는 코드로 해독하면 되겠지만 게임과 같이 여러 개의 시스템이 동시에 통신을 할 때에는 각각 해석하는 것보다 당연히 하나의 규격화된 해독 장치가 있는 것이 효율적일 것. ASN.1은 그러한 배경에서 탄생 [본문으로]