[TIL.21.1.7 ~ 21.1.14]네트워크 기본개념1

[21.1.8]

인터넷

인터넷(Internetwork) : 네트워크와 네트워크 간의 연결 - TCP/IP 프로토콜 사용

인트라넷 (Intranet) : 내부네트워크(사내망), 외부에서 접속 불가 - TCP/IP 프로토콜 사용

웹(WEB) : 인터넷 상에서 http 프로토콜 사용 - HTML, 웹 브라우저와 함께 발전 됨

DNS(Domain Name Server) : 문자로 된 인터넷 주소를 IP 네트워크에서 찾아갈 수 있는 IP로 변환해 준다.

 

LAN

LAN(Local Area Network) : 어느 한정된 공간에서의 네트워크

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

 

이더넷(Ethernet)

- IEEE 802.3 2002 표준

- 네트워크에 연결된 각 기기들이 48비트 길이의 고유의 MAC 주 소

- 전송 매체로는 BNC 케이블 또는 UTP, STP 케이블 (주로 UTP)

- 각 기기를 상호 연결시키는 데에는 허브, 네트워크 스위치, 리피터 등의 장치를 이용
- 주요 특징은 CSMA/CD 방식

- 현재 인터넷은 이더넷 방식 사용.

 

매체 접근방식

- LAN에서는 여러대의 컴퓨터가 하나의 통신회선을 공유하므로 데이터를 전송할 때 전송매체의 접속을 제어하지 않으면 데이터의 충돌이 발생하여 신뢰성있는 통신을 할 수 없다.

- 데이터의 충돌을 방지하기 위해 LAN 에 연결된 모든 장치는 정의된 규칙에 따라 전송매체에 접근하는데 이를 매체접근제어 (MAC, Media Access Control) 라고 한다.

- 매체 접근방식의 구분

• 경쟁방식 : 실시간으로 매체에 접근가능
• 토큰 제어방식 : 전송권힌을 부여하는 토큰을 사용하여 매체에 접근

- CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) : 반송파 감지 다중접속 및 충돌감지

> 이 기술은 이더넷에 연결된 여러 컴퓨터들이 하나의 전송매체를 공유할 수 있도록 한다.

1. 네트워크를 사용하려는 컴퓨터는 먼저 현재 네트워크 위에 흐르고 있는 데이터가 있는지를 감지한다.
2. 만약 현재 다른 데이터가 전송 중이면 사용할 수 있을 때까지 기다리고 아니면 전송을 시작한다.
3. 충돌이 발생하면 최소 패킷시간 동안 전송을 계속해, 다른 컴퓨터가 충돌을 탐지할 수 있도록 한다.
4. 임의 시간 동안 기다린 뒤에 다시 신호(반송파)를 감지하고, 네트워크 사용자가 없으면 전송을 다시 시작한다.
5. 전송을 마치면, 상위 계층에 전송이 끝났음을 알리고 끝마친다.
6. 여러 번 다시 시도했음에도 전송에 실패하면 이를 상위 계층에 알리고 끝 마친다.

- 토큰링 방식(Token Ring)

> 접속된 노드 사이를 토큰이 순환하며 부여되고 이 때 링에따라 순환하는 토큰을 이용하는 방식이다. 충돌이 발생하지 않지만 속도가 느리다. 현재는 거의 사용하지 않는 방식

데이터 전송방식

- UniCast : 특정 호스트에게만 데이터를 전송한다

- Broadcast : 같은 네트워크 안의 모든 노드에 데이터 전송

- Multicast :특정 그룹에게만 데이터 전송

 

 

MAC Address

- MAC, Media Access Control 주소, 즉 매체접근제어를 위한 주소이며 네트워크 카드 하드웨어에 부여되는 고유한 물리적 주소이다.

- ARP Request : 수신자의 MAC Address를 물어보는 요청으로 같은 네트워크에 Broadcast됨

* 이 때 라우터가 같은 네트워크에 수신자가 없으면 라우터 자신의 MAC Address를 보낸다.

 

네트워크 장비

- 허브 : 전기신호를 증폭시켜 LAN의 전송거리를 연장하거나(리피터) 하나의 장비에 여러대의 디바이스를 연결할 수 있도록 하는 (멀티포트) 장비

• Non intelligent Device - 파워만 연결해서 사용
• 데이터가 들어오는 대로 허브에 연결된 모든 장비에 내보낸다. >> 충돌 발생 빈도 높아짐, 보안성 취약
• MAC Address 사용하지 않는다.
• 네트워크 대역폭을 나눠 사용
• OSI 1계층 장비
• 현재는 거의 사용하지 않음

- 스위치 : MAC주소테이블을 가지고 있어 목적지 MAC주소를 가진 장비가 연결된 포트로만 프레임 전송(포워딩)

• 허브가 모든 영역의 노드들에게 영향을 미치는 문제점을 해결
• 테이블에 없는 목적지를 가진 패킷이 오면 모든 포트에 포워딩 - 허브와 같은 동작
• 목적지 MAC Address가 Broadcast, Multicast일 때 또한 수신한 프레임을 모든 포트에  포워딩
• 목적지가 출발지와 같은 세그먼트에 있다는 것을 알고 있는 경우 필터링
• OSI 2계층 장비

<필터링>

- 라우터 : IP주소 등을 참조하여 가장 적절한 통신경로를 결정하고 그 목적지와 연결되는 포트로 패킷을 전송

*출발지에서 목적지까지 길을 찾아주고, 정보를 목적지에서 출발지 쪽으로 배달한다

• 서브넷이 다른 IP주소를 가진 장비간에 통신이 이루어지려면 라우터를 거쳐야 한다
• 네트워크 주소가 서로 다른 장비들을 연결할 때 사용한다.
• 스위치와 달리 목적지를 모르는 Unicast, 혹은 Mac Address가 Broadcast, Multicast로 프레임을 수신하면 모두 차단
• OSI 3계층 장비

IPv4 Address (Internet Protocol Ver.4)

- 인터넷 프로토콜의 4번째 버전, 전세계적으로 사용된 첫 번째 인터넷 프로토콜

- 주소체계는 총 12자리, 네 부분으로 나누어 짐(32bit의 2진수로 되어 있으며, 8bit마다 '.'으로 구분한다)

- 각 부분은 0-255까지 자리수로 표현됨, 즉 32비트 구성(0.0.0.0 ~ 255.255.255.255)

- 하나의 IP주소에는 Network ID와 Host ID로 구성되어있고 IP Class에 따라 Network ID와 Host ID를 구분

 

• A Class의 경우 처음 8bit(1byte)가 Network ID이며, 나머지 24bit(3byte)가 Host ID로 사용된다. 비트가 0으로 시작하기에 네트워크 할당은 0~127 . 즉, 128 곳에 가능하며, 최대 호스트 수는 16,777,214개이다 
•  B Class의 경우 처음 16bit(2byte)가 Network ID이며, 나머지 16bit(2byte)가 Host ID로 사용된다. 비트가 10으로 시작하기에 네트워크 할당은 16,384 곳에 가능하며, 최대 호스트 수는 65,534개이다. 
  
• C Class의 경우 처음 24bit(3byte)가 Network ID이며, 나머지 8bit(1byte)가 Host ID로 사용된다. 비트가 110으로 시작하기에 네트워크 할당은 2,097,152 곳에 가능하며, 최대 호스트 수는 254개이다.

 

- A Class : 0 ~ 127 (0.0.0.0 ~ 127.255.255.255)

- B Class : 128 ~ 191 (128.0.0.0 ~ 191.255.255.255)

- C Class : 192 ~ 223 (192.0.0.0 ~ 223.255.255.255)

*특정 IP는 어떠한 목적에 의해 사용될 수 없는 경우가 있다.

 

서브넷과 서브넷마스크

- 서브넷: 말 그대로 하나의 네트워크가 분할되어 나눠진 작은 네트워크

- 서브네팅(Subnetting) : 네트워크를 분할하는 것, 

•  네트워크 측면 : 너무 큰 Broadcast 도메인은 네트워크 환경에서 패킷전송을 느리게하고 성능저하를 발생시킴
•  제한된 자원의 낭비 : IP주소의 수는 제한되어 있는데 클래스 단위로 할당시 낭비 발생

>> 즉 네트워크 성능을 향상시키기 위해, 혹은 클래스 단위로 분리된 네트워크에서의 IP 주소 낭비를 해결하기 위해 자원을 효율적으로 분배하는 것이다.

 

- 서브넷 마스크 : IP 주소 체계의 Network ID와 Host ID를 넷 마스크를 통해 변경하여서 네트워크 영역을 분리시키는 개념

• IP주소와 똑같이 32bit의 2진수로 되어 있으며, 8bit(1byte)마다 '.'으로 구분한다.(IP주소와 서브넷 마스크를 AND 연산하기 위해)
• 2진수로 표기했을 때 Network ID 부분은 1이 연속적으로 있어야 하며, Host ID 부분은 0이 연속적으로 있어야 한다.
• Network ID가 1bit씩 확장되면 네트워크 할당 가능 수는 2배수로 증가하고 호스트 할당가능 수는 반으로 줄어들게 된다.

*예를들어 A Class 네트워크의 IP주소 1.1.1.1를 그대로 할당한다고 생각해 보자 이 때 Network ID 가 1.0.0.0, Host ID가 0.1.1.1이 될 것이다. 즉 24bit만큼의 Host를 할당 가능한 네트워크가 단 하나의 Host를 사용하기 위해 낭비되는 것이다. 이러한 낭비를 방지하기 위해 서브넷 마스크를 이용하여 서브네팅을 하면 어떻게 될까? 

다음 표와 같이 IP Address 를 서브넷 마스크와 AND연산을 할 경우 Network ID가 1.1.0.0으로 확장 된다. 즉 이로써 16bit만큼의 Host를 할당할 수 있는 네트워크를 할당 받는 것이다 (Host 수 24bit >> 16 bit)