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네트워크는 둘 이상의 컴퓨터와 이들을 연결하는 링크의 조합입니다. 물리적 네트워크는 네트워크를 구성하는 하드웨어(어댑터, 케이블 및 전화선과 같은 장비)입니다. 소프트웨어 및 개념 모델이 논리적 네트워크를 형성합니다. 다른 유형의 네트워크 및 에뮬레이터는 서로 다른 기능을 제공합니다.

[따라學IT] 01. 네트워크란 무엇인가?

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네트워크의 기본 개념 본문

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1 네트워크(Network)

2 TCPIP

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네트워크 및 통신 개념

이 정보는 일반 네트워크 프린시펄에 익숙하지 않은 시스템 관리자를 위한 것입니다. UNIX 네트워킹에 익숙한 경우 이 정보를 건너뛸 수 있습니다.

네트워크는 둘 이상의 컴퓨터와 이들을 연결하는 링크의 조합입니다. 물리적 네트워크는 네트워크를 구성하는 하드웨어(어댑터, 케이블 및 전화선과 같은 장비)입니다. 소프트웨어 및 개념 모델이 논리적 네트워크를 형성합니다. 다른 유형의 네트워크 및 에뮬레이터는 서로 다른 기능을 제공합니다.

현대식 컴퓨터 네트워크의 복잡도로 인해 네트워크의 작업 방법을 설명하기 위한 여러 개념적 모델이 등장했습니다. 그 가운데 가장 일반적인 모델 중 하나가 ISO의 개방 시스템 연결 규약(OSI) 참조 모델입니다. 이는 OSI 7계층 모델이라고도 합니다.

OSI 모델의 7계층은 다음과 같이 설명됩니다.

그림 1. OSI 참조 모델

참고: OSI 참조 모델이 네트워킹 개념을 논의하기에 유용한 반면, 많은 네트워킹 프로토콜이 OSI 모델을 그대로 따르지는 않습니다. 예를 들어 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)에서는 애플리케이션 및 프리젠테이션 계층 기능이 결합되며 세션 및 전송 계층 그리고 데이터 링크 및 물리적 계층도 마찬가지입니다.

네트워크의 기본 개념

TCP/IP 네트워크

1. Protocol

네트워크를 통합하여 컴퓨터끼리 통신을 하는데 있어, 상호 간에 정해진 약속의 집합 통신절차, 통신규약 등으로 불리기도 한다. 네트워크란, 상호 간에 정보를 교환할 수 있도록 유선, 무선을 통하여 연결된 것을 의미합니다. 쉽게 말해서 서로 주고받는 것입니다.

2. RFC(Request For Comments)

– 인터넷에 관한 기술 표준을 정하는 단체인 IETF가 정식으로 발행하는 문서.

– 인터넷에 이용되고 있는 프로토콜이나 그 밖에 인터넷에 관한 여러 기술사양, 요건을 RFC*** 와 같이 번호를 붙여 서 공개하고 있습니다.

– RFC 문서 참조 사이트 http://www.ietf.org/rfc

3. LAN(Local Area Network)

– 조직 단위, 사무실 등 한정된 영역을 연결하기 위한 지역적 네트워크 입니다.

– 유지비용이 적게 들고, 직접 관리가 용이합니다.

– 초기 투자비용이 많이 사용 됩니다.

– 속도 : 주로 100Mps

4. WAN(Wide Area Network)

– 물리적으로 넓은 범위를 연결한 광역 네트워크 입니다.

– 초기 설치비용은 적게 들지만 유지비용이 많이 듭니다.

– 서비스 제공업체에서 관리를 하기 때문에 관리가 용이 합니다.

– 속도 : 보통 느린 연결을 가집니다.

TCP/IP 네트워크 기능

1. Layer

– Layer는 기능적으로 비슷한 역할을 수행하는 protocol의 집합 입니다.

– 동인한 layer 안에는 여러 개의 protocol이 있을 수 있습니다.

2. Model

– 통신이 진행되는 순서에 따라 protocol layer를 배치한 것 입니다.

– 현재 사용되고 있는 Model은 OSI 7 Layer Model과 범용적인 TCP/IP Protocol stack Model 있습니다.

3. OSI 7 Layer Model vs TCP/IP Model

OSI 7 Layer Model TCP/IP Model 7 Application Application 6 Presentation 5 Session 4 Transport (Host-to-Host) Transport 3 Network Internet 2 Data Link Network Interface 1 Physical (Hardware)

4. 각 Layer 소개

계층 Layer 기능 프로토콜 7 계층 Application(응용) 네트워크 데이터를 만들기 위한 사용자 응용 프로그램. FTP, Telnet, http, smtp 등 6 계층 Presentation(표현) Application에서 만들어진 데이터를 독립화 시키고 네트워크에 보편적인 데이터로 전환. XDR 등 5 계층 Session(세션) Application 간의 연결을 설정하거나 종료 시키고, 레이어 양단의 application의 대화 교환, 종료를 담당하는 영역 인증 및 세션 설정 등 4 계층 Transport(전송) 전송 될 또는 전송된 데이터의 품질을 보증하는 영역 TCP, UDP 3 계층 Network(네트워크) 전송에 필요한 주소를 사용하는 영역 IP, ICMP 등 2 계층 Data Link(데이터링크) 논리적인 데이터를 전송하기 위해 물리적인 형태로 변환하는 영역 Ethernet 등 1 계층 Physical(물리) 물리적 전송 계층으로 네트워크 케이블, 연결방식을 의미

※ OSI 7 Layer Model과 TCP/IP Model의 차이

– OSI 7 Layer Model의 Application(응용), Presentation(표현), Session(세션) layer의 기능이 TCP/IP Model 에서는 통합되어 있습니다.

네트워크 토폴로지(Topology)

– 네트워크 토폴로지(Topology)는 물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지가 있습니다.

– 물리적 토폴로지(Topology)는 노드, 링크와 같은 네트워크를 구성하는 요소들의 배치에 의해 결정됩니다.

– 논리적 토폴로지(Topology)는 노드들 사이의 데이터 흐름에 따라 결정됩니다.

– 컴퓨터 네트워크 구성 요소들을 물리적으로 연결해 놓은 것 또는 그 연결 방식을 의미합니다.

– 네트워크 구성 요소의 연결 방식에 따라서 다양한 형태가 나타납니다.

Topology종류

링형(Ring)

각 노드의 좌우의 인접한 노드와 연결되어 원형을 이루고 있는 네트워크 구조입니다.

장점 : 단 방향 통신으로 신호 증폭이 가능하여 거리 제약이 적습니다.

단점 : 노드의 추가 삭제가 용이하지 않고, 설치비용이 많이 듭니다.

성형(Start)

LAN(Local Area Network)에서 가장 널리 사용되는 물리적 Topology로 중앙의 연결지점에 허브, 스위치, 라우터 같은 방지가 배치되며, 각 노드는 중앙에 위치한 주 노드를 통하여 다른 노드들과 통신 할 수 있는 네트워크 구조입니다.

장점 : 장애 발견이 쉽고, 관리가 용이합니다.

단점 : 주 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크 사용이 불가능합니다.

버스형(Bus)

버스라 불리는 공유 통신 경로를 통해 연결된 클라이언트의 집합을 가리키는 네트워크 구조입니다.

장점 : 노드의 추가 및 삭제가 용이하고, 특정 노드의 장애가 다른 노드에 영향을 주지 않습니다.

단점 : 공통배선의 대역폭을 공유하기 때문에 노드 수가 증가하면 배선의 트래픽이 증가하여 네트워크 성능이 저하됩니다.

망형(Mesh)

모든 노드가 서로 일대일로 연결된 그물망 형태로 다수의 노드 쌍이 동시에 통신할 수 있습니다. 완전연결형과 부분연결형이 있습니다. 완전연결형 네트워크는 스위칭 또는 브로드캐스팅이 필요 없으나 노드가 추가 될 때마다 연결 수가 급격하게 증가 합니다. 노드 n개에 필요한 연결 수는 n(n-1)/2입니다.

장점 : 하나의 노드가 장애가 발생하여도 다른 노드에 영향을 주지 않고, 회선장애에 유연한 대처가 가능합니다.

단점 : 회선구축비용이 많이 들며, 새로운 노드 추가 시 비용부담이 발생합니다.

네트워크 (1) 네트워크 기본개념

패킷분석을 위해 가볍게 네트워크에 대해 알아보도록 하겠습니다.

자세한 설명들은 나중에 패킷 분석에 들어간 이후 진행하도록 하겠습니다.

오늘은 가장 필수적이고 꼭 알아야 할 부분들만 간추려 모아봤습니다.

※ 복습하며 만든 자료로 정확하지 않거나 틀린 부분이 있을 수 있습니다.

네트워크는 정보공유를 목적으로 PC와 PC들이 모여서 구성된 망입니다.

이러한 정보들, 데이터들을 보내기 위한 도구들을 프로토콜이라고 합니다.

프로토콜 ; TCP, IP, Ethernet

이런 프로토콜들을 추가하는게 인캡슐레이션 , 확인하려 빼내는 게 디캡슐레이션 입니다.

네트워크는 내부 네트워크와 외부 네트워크로 나누어 집니다.

LEN; 로컬 네트워크. Ethernet 사용

– 버스 토폴로지, 스타 토폴로지 등이 있는데, 권장은 스타토폴로지 + 이중화 장비 -> 확장성, 이중성, 가용성 확보되며 안정성 보장

WAN; 외부 네트워크. ISP 업체로부터 회선을 임대해 사용

이러한 네트워크를 통해 데이터를 전송하는데, 전송 방식에 따라 호칭하는 이름이 다릅니다.

유니캐스트 : 1대 1 데이터 전송, 인터넷

브로드캐스트 : 1대 다 데이터 전송, dhcp 요청 등

멀티캐스트 : 1대 특정 데이터 전송, IPTV 등

이제 본격적으로 전송시에 기본적으로 이해하고 있어야 할 것에 대해 알아보겠습니다. 먼저 OSI 7계층을 알아두는게 편합니다.

OSI 7 Layer; 데이터 생성과 전송과정을 7계층으로 제시한 모델

Layer 7 Application Layer 6 Presentation Layer 5 Session Layer 4 Transport tcp / udp Layer 3 Network ip Layer 2 Data link ethernet Layer 1 Physical 전기신호처리

* 네트워크 장비들

허브, 스위치, 라우터

허브나 스위치는 같은 네트워크에서 사용합니다. 허브는 가까운 장비를 케이블로 연결해 주는 장치입니다.

스위치에는 맥 어드레스 테이블, 라우터에는 라우팅 테이블 정보를 참조해 다른 컴퓨터와 통신합니다.

최근 주변에서 쉽게 볼 수 있는 공유기도 하나의 라우터입니다.

스위치; Learning(맥주소 학습), Flooding(프레임 복제 전송), Forwarding(해당 포트로 프레임 전송), Aging(맥주소 갱신 및 삭제), Filtering(루프방지) 동작

스위치는 속도 문제로 암호화를 잘 안하는 경우가 있어 중간에 패킷을 뺏으면 평문인 경우가 있습니다.

이런 점을 악용해 스위치에 과부하를 줘 허브처럼 작동하도록 만든 후 프레임을 훔치는 것 을 스위치 재밍이라고 합니다.

이러한 장비들을 통해 네트워크 통신을 할 때 중요한 건 프로토콜 입니다. 스위치는 이더넷만 확인해 통신하지만 외부 통신을 사용하기 위해서는 3계층의 IP와 4계층의 TCP 또한 잘 알고 있어야 합니다.

* 포트번호; TCP/UDP 헤더 안에 포함된 주소

– 0번 ~ 1023번 : 잘 알려진 포트 (well-known port)

– 1024번 ~ 49151번: 등록된 포트 (registered port)

– 49152번 ~ 65535번: 동적 포트 (dynamic port)

포트번호는 여러개로 구분하지만 개중 이 세가지 구분이 중요합니다. 특히 어떠한 서비스를 제공하는 포트는 일정하기 때문에 기억해 두는 것이 좋습니다. 기억해야 할만한 포트는 아래와 같습니다.

20 : ftp-data (tcp)

21 : ftp (tcp)

22 : ssh (tcp)

23 : telnet (tcp)

25 : smtp (tcp)

53 : dns (udp)

67 : bootps (udp)

68 : bootpc (udp)

69 : tftp (udp)

80 : http (tcp)

110 : pop3 (tcp)

123 : ntp (udp)

161 : snmp (udp)

443 : ssl (tcp)

514 : syslog (udp)

143 : imap & 993 : imap+ssl (tcp)

135 & 139 : NetBIOS & 445 : smb (tcp)

데이터 전송 프로토콜에는 TCP와 UDP가 있습니다. 둘 다 4계층 프로토콜로, 간단하게 각각 장점을 보자면 TCP는 신뢰성이 있고, UDP는 속도가 빠릅니다. 이러한 차이는 TCP와 UDP의 정보교환 방식에 있습니다.

TCP; 전송 제어 프로토콜

연결 지향성 프로토콜 : 상대방과 통신 수립 연결 실시 후 데이터 요청 및 응답 > 3-Way Hand Shaking 동작 실시

3-Way Hand Shake는 클라이언트와 서버의 통신 수립을 위해 동작되는 일련의 과정입니다.

먼저 클라이언트가 서버에게 syn(싱크) 패킷을 보내고, 서버는 클라이언트에게 syn, ack(애크) 패킷을 보낸 이후, 클라이언트가 서버에게 마지막으로 ack 패킷을 보내야 통신이 수립됩니다.

tcp 통신은 이러한 과정 이후 통신을 하기 때문에 더 신뢰성이 있다고 표현합니다.

하지만 일련의 과정을 거쳐야 하므로, udp 통신이 상대적으로 더 빠를 수밖에 없습니다.

UDP; 사용자 데이터그램 프로토콜

비연결 지향성 프로토콜

어떠한 서비스나 프로그램을 실행하기 위해서는 포트번호 뿐만 아니라 IP 주소 또한 필요합니다. IP 주소는 변경이 가능한 논리적인 주소로 3계층 IP헤더 안에 포함되어 있습니다.

MAC 주소가 2계층 이더넷 안에 포함되어 있으며 변경이 불가능한 물리적인 주소인 것과 차이가 있습니다.

IP; 인터넷 프로토콜

비연결 지향성 프로토콜, 로컬 환경 밖에서 리모트 환경으로 데이터 전송 담당

ip에서 잘 봐둬야 할 기능이 있습니다. 그건 바로 루프방지 기능을 갖고 있는 거리측정이 가능한 TTL 값 입니다. TTL은 8bit로 이루어져 있으며,

각 운영체제마다 기본값이 다르므로 통신이 원할한지 확인시 사용되는 ping을 통해서 거리, 혹은 서버의 운영체제 등을 알아볼 수 있습니다.

운영체제의 TTL 기본값

Cisco : 255

Window : 128

Linux : 64

IP는 IPv4와 IPv6를 사용하는데, IPv4는 현재 고갈되어 대책으로 서브넷마스크, 서브넷팅, vlsm, 사설 ip주소, nat, IPv6 주소 전환 등이 나와 있습니다. 아직 IPv4를 많이 사용하고 있으므로, 우리는 이러한 대책들에 대해서도 잘 알고 있어야 합니다.

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