[Network] 혼자 공부하는 네트워크 - 네트워크 개요

키워드

- 호스트/네트워크 장비/통신매체/메시지

- LAN/CAN/MAN/WAN

- 회선 교환 방식/패킷 교환 방식

- Unicast/Anycast/Multicast/Broadcast

- 프로토콜

- OSI 7계층 모델

- TCP/IP 4계층 모델

- 캡슐화/역캡슐화

- PDU

- 트래픽과 네트워크 성능지표

 

네트워크 지식 학습 이유

- 프로그램 개발 업무의 경우

- 유지 보수 업무의 경우

 

거시적 네트워크

- 네트워크 기본구조: 호스트/네트워크 장비/통신매체/메시지

- 범위에 따른 네트워크 분류: LAN/CAN/MAN/WAN

- 메시지 교환 방식에 따른 네트워크 분류: 회선 교환 방식/패킷교환방식

- 주소와 송수신지 유형에 따른 전송 방식: Unicast/Anycast/Multicast/Broadcast

 

- 모든 Network는 Node(장치), Edge(유무선 통신매체), Message(데이터)로 구성

- Host는 네트워크 가장자리 Node(=end system)

- Server는 서비스 제공 Host

- Client는 서버에 요청(Request)하고 응답(Response)을 제공 받는 host

- 중간노드(=네트워크 장비)는 호스트 간 주고 받는 정보가 수신지까지 안전하게 전송되도록 함

- Network Equipment(네트워크 장치)는 ethernet hub, switch, router, 공유지

- 통신매체는 host와 네트워크 장비를 연결하는 유무선매체

- Message는 노드가 주고 받는 정보

 

- LAN은 가까운 근거리 통신망. CAN은 회사, 건물 단위 통신망. MAN은 도시 단위의 통신만. WAN은 광역 통신망

- ISP(Internet Service Provider)에서 WAN을 구축하고 괄니. 회선 임대 및 연결 가능

 

- 메시지 교환방식은 회선 교환 방식과 패킷 교환 방식으로 분류

- 회선 교환 방식은 연결 경로 확보 후 메시지 전송. 정보의 양이 일정. 회선의 이용 효율이 낮음. 회선 스위치를 통해 일대일 전송로 확보(전통적인 전화망)

- 패킷 교환 방식은 메시지를 패킷을 쪼개어 전송. 회선 이용 효율이 높음

- 패킷 스위치는 최적 경로 결정, 송수신지 식별 역할을 하며 router와 switch가 있음

+) packet은 header(송수신정보, IP주소, MAC주소) 와 payload(전송할 데이터), trailer(제어정보)로 구성

 

- Unicast는 하나의 수신지에 메시지 전송

- Boardcast는 모든 호스트에 전송

- Munticast는 네트워크 내 동일한 그룹에 속한 host에게 전송

- Anycast는 네트워크 내 동일한 그룹에 속한 host 중 가장 가까운 host에만 전송

 

미시적 네트워크

- 프로토콜

- 네트워크 참조 모델: OSI 7 Layer, TCP/IP 모델

- PDU: bit/frame/packet/segment, datagram/data

- 트래픽과 성능 지표: 처리율/대역폭/패킷 손실

 

- protocol은 통신 과정에서 정보를 주고 받기 위해 합의된 규칙이나 방법

- 네트워크 참조 모델(network reference model)은 통신이 일어나는 구조를 계층화한 것

- 통신과정에서 캡슐화와 역캡슐화가 일어남

- IP는 Packet을 수신지까지 전달

- ARP는 IP 주소를 MAC주소에 대응

- 프로토콜 종류에는 HTTP, HTTPS, TCP, UDP 등이 있음

- 프로토콜마다 목적과 특징이 존재

 

- OSI 모델은 ISO에서 만든 네트워크 참조 모델

- OSI 7 Layer는 물리 계층, 데이터링크 계층, 네트워크 계층, 전송 계층, 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층

- Physical Layer는 bit 신호를 주고 받는 계층

- DataLink Layer는 주변 장치간의 정보를 올바르게 주고 받기 위한 계층. 정보의 오류 검사. MAC 주소를 통해 네트워크내 송수신지 특정. 전송과정 충돌 문제 해결

- Network Layer는 메시지를 수신지까지 전달하는 계층. 네트워크 간의 통신. IP 주소라는 주소 체계를 통해 통신하고자 하는 수신지 호스트와 네트워크를 식별. 최적 경로 결정

- Transport Layer는 신뢰성 있고 안정성이 있는 전송시 필요한 계층. Packet이 정상적인지 중간에 유실된 정보는 없는지 패킷의 순서가 뒤바뀐 것은 없는지 패킷의 흐름 제어나 전송 오류 점검. port로 실행 중인 응용 프로그램 식별

- Session Layer는 세션(통신을 주고 받는 host의 응용 프로그램간의 연결 상태)을 관리하기 위해 존재하는 계층. 연결 상태를 생성하거나 유지하고 종료되었을 떄 끊어주는 역할

- Presentation Layer는 문자를 컴퓨터가 이해할 수 있는 코드로 변환. 압축과 암호화

- Application Layer는 OSI 참조 모델의 최상단 계층. 사용자가 이용할 응용 프로그램에 다양한 네트워크 서비스 제공

 

- TCP/IP 모델은 구현에 중점을 둔 네트워크 참조 모델(=internet protocol suite, TCP/IP protocol stack)

+) protocol suite, protocol stack은 다양한 계층의 프로토콜 집합

- Network Access Layer(=link layer, network interface)는 DataLink 계층과 유사

- Internet Layer는 OSI의 네트워크와 유사. 주요 프로토콜과 네트워크 장비의 역할/동작

- Transport Layer는 OSI의 전송과 유사

- Application Layer는 OSI의 세션, 표현, 응용 계층들과 유사

 

- 캡슐화/역캡슐화는 패킷 송신/수신 과정에서 이루어짐

- 패킷 교환 네트워크에서 메시지는 패킷 단위로 송수신. 상위 계층으로부터 내려 받은 패킷을 payload 삼아 protocol에 걸맞은 헤더 혹은 트레일러를 덧붙인 후 하위계층으로 전달

+) DataLink 계층에서는 오류 검출을 위한 Trailer가 붙음

 

- PDU(Protocol Data Unit): 각 계층에서 송수신되는 메시지의 단위

- Bit < Frame < Packet < Segment, Datagram < Data

- TCP는 Segment, UTP는 Datagram

 

- 트래픽(traffic): 네트워크 내의 정보량

- 네트워크 성능 평가지표: 처리율, 대역폭, 패킷손실

- 처리율(throughput): 단위 시간당 네트워크를 통해 실제로 전송되는 정보량. 실시간성 지표. 특정 노드가 얼마만큼의 트래픽을 처리하는 중인지 판단하기 위해 사용. 단위는 bps(bit/s), pps(p/s). p는 packet

- 대역폭(bandwidth): 단위 시간동안 통신 매체를 통해 송수신할 수 있는 최대 정보량. 단위는 bps, Mbps, Gbps

- 패킷손실(packet loss): 송수신되는 패킷이 손실된 상황. 높은 트래픽 또는 예기치 못한 장애로 발생. 전체 패킷 중 유실된 패킷을 백분위로 표현한 값. ping 명령어로 확인