응용 SW 기초 기술 활용 - 네트워크 기초 활용하기
네트워크 계층 구조 파악
네트워크(NetWork) 개념
- 네트워크란 원하는 정보를 수신자 또는 기기에 정확히 전송하기 위한 기반 인프라
거리에 따른 네트워크 분류
| 분류 | 개념 | 설명 |
| WAN | 광대역 네트워크 | LAN에 비해 전송 거리가 넓음, 라우팅 아록리즘 필요 LAN 대비 에러율이 높고 전송 지연이 큼 |
| LAN | 근거리 네트워크 | 한 건물 또는 작은 지역을 커버하는 네트워크 |
OSI 7계층
*물데네전세표응
- 계층을 지날때마다 헤더(Header)가 붙는데 이것은 해당 계층의 기능과 관련된 제어 정보가 포함
- 제어 정보들은 모두 운영체제가 제공하는 프로토콜에 의해 송신 측에서는 계층을 지날 때마다 덧붙여서 추가되고, 수신 측에서는 계층을
지날때마다 제거
네트워크 장비
1계층 장비
| 장비 | 설명 |
| 허브 | 여러 대의 컴퓨터를 연결하여 네트워크로 보내거나, 하나의 네트워크로 수신된 정보를 여러 대의 컴퓨터로 송신하기 위한 장비 |
| 리피터 | 디지털 신호를 증폭시켜 주는 역할을 하여 신호가 약해지지 않고 컴퓨터로 수신되도록 하는 장비 |
2계층 장비
브리지, L2 스위치, NIC, 스위칭 허브
3계층 장비
| 장비 | 설명 |
| 라우터 | - LAN과 LAN, LAN과 WAN을 연결하기 위한 인터넷 네트워킹 장비 - 패킷의 위치를 추출하여, 그 위치에 대한 최적의 경로를 지정하여, 이 경로를 따라 데이터 패킷을 다음 장치로 전송시키는 장비 - 라우팅 프로토콜은 경로 설정을 하여 원하는 목적지까지 지정된 데이터가 안전하게 전달되도록 함 |
| 게이트웨이 | - 프로토콜을 서로 다른 통신망에 접속할 수 있게 해주는 장치 - LAN에서 다른 네트워크에 데이터를 보내거나 다른 네트워크로부터 데이터를 받아 들이는 출입구 역할 |
| L3 스위치 | - 3계층 네트워크 단위들을 연결하는 통신 장비 - IP레이어에서 스위칭을 수행하여 외부로 전송 - 라우터와의 경계가 모호 |
| 유무선 인터넷 공유기 | - 외부에서 들어오는 인터넷 라인을 연결하여 유선으로 여러대의 기계를 연결하거나 무선 신호로 송출하면서 여러 대의 컴퓨터가 하나의 인터넷 라인을 공유할 수 있도록 하는 네트워크 장비 |
| 망(백본) 스위칭 허브 | - 광역 네트워크를 커버하는 스위칭 허브 - 예를 들어 경남권 스위칭, 부산권 스위칭 등 대단위 지역을 커버 |
4계층 장비
| 장비 | 설명 |
| L4 스위치 | - 4계층에서 네트워크 단위들을 연결하는 통신장비 - TCP/UDP 등 스위칭 실행 - FTP, HTTP 등을 구분하여 스위칭하는 로드 벨런싱 가능 - 애플리케이션 레이어 파악이 가능한 이메일 내용 등 정교한 로드 밸런싱 수행 불가 - 4계층 정보인 TCP/UDP 포트번호를 분석하여 포워딩을 결정하고 Qos와 GLB/SLB기능을 제공하는 스위치 |
네트워크 프로토콜 파악
1. 프로토콜(Protocol) 개념
- 프로토콜은 서로 다른 시스템이나 기기들 간의 데이터 교환을 원활히 하기 위한 표준화된 통신
- 통신을 위해 프로토콜이 가져야 하는 일반적인 기능에는 데이터 처리 기능, 제어 기능, 관리적 기능이 있다.
2. 프로토콜의 기본요소
- 프로토콜의 기본요소에는 구문, 의미, 타이밍이 있다.
| 기본요소 | 설명 |
| 구문 | 시스템 간의 정보 전송을 위한 데이터 형식, 코딩, 신호 레벨 등의 규정 |
| 의미 | 시스템 간의 정보 전송을 위한 제어 정보로 조정과 에러 처리를 위한 규정 |
| 타이밍 | 시스템 간의 정보 전송을 위한 속도 조절과 순서 관리 규정 |
네트워크 프로토콜(Network Protocol) 개념
- 네트워크 프로토콜은 컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고받는 양식과 규칙의 체계
- 통신 규약 또는 규칙에는 전달 방식, 통신 방식, 자료의 형식, 오류 검증 방식, 코드 변환 규칙, 전송 속도 등을 정한다.
- 다른 기종의 장비는 각기 다른 통신 규약을 사용하는데 프로토콜을 사용하면 다른 기기 간 정보 전달을 표준화 할 수 있다.
프로토콜 특징
| 특징 | 설명 |
| 단편화 | 전송이 가능한 작은 블록으로 나누어지는 기법 |
| 재조립 | 단편화되어 온 조각들을 원래 데이터로 복원하는 기법 |
| 캡슐화 | 상위 계층의 데이터에 각종 정보를 추가하여 하위 계층으로 보내는 기법 |
| 연결 제어 | 데이터의 전송량이나 속도를 제어하는 기법 |
| 오류 제어 | 전송 중 잃어버리는 데이터나 오류가 발생한 데이터를 검증하는 제어 방법 |
| 동기화 | 송신과 수신측의 시점을 맞추는 기법 |
| 다중화 | 하나의 통신 회선에 여러 기기들이 접속할 수 있는 기술 |
| 주소 지정 | 송신과 수신지의 주소를 부여하여 정확한 데이터 전송을 보장하는 기법 |
TCP(Transmission Control Protocol) 개념
- 전송 제어 프로토콜은 인터넷 프로토콜 스위트의 핵심 프로토콜 중 하나로, IP와 함께 TCP/IP 라는 명칭으로 사용된다.
- TCP는 전송 계층에 위치하면서 근거리 통신망이나 인트라넷, 인터넷에 연결된 컴퓨터에서 실행되는 프로그램 간에 일련의 옥텟을
안정적으로, 순서대로, 에러 없이 교환할 수 있게 해주는 프로토콜
특징
| 특징 | 설명 |
| 신뢰성 보장 | - 패킷 손실, 중복, 순서 바뀜 등이 없도록 보장 - TCP 하위 계층인 IP계층의 신뢰성 없는 서비스를 보완하여 신뢰성 제공 |
| 연결 지향적 특징 | - 같은 전송계층의 UDP가 비연결성인 것과는 달리, TCP는 연결지향적 - 양단간 애플리케이션/프로세스는 TCP가 제공하는 연결성 회선을 통하여 서로 통신 |
| 흐름 제어 | - 흐름 제어 기능을 활용하여 송신(송신 전송률) 및 수신(수신 처리율) 속도를 일치시킴 |
| 혼잡 제어 | - 네트워크가 혼잡하다고 판단될 때에는 혼잡제어 기법을 사용하여 송신율을 감속 |
UDP
- 비연결성이고, 신뢰성이 없으며, 순서화되지 않은 데이터그램 서비스를 제공하는 전송(transprot, 4계층) 계층의 통신 프로토콜
IPv4(Internet Protocol version 4)
- 인터넷에서 사용되는 패킷 교환 네트워크상에서 데이터를 교환하기 위한 32bit 주소체계를 갖는 네트워크 계층의 프로토콜
네트워크 전달 방식
1. 패킷 스위칭
- 패킷 스위칭은 컴퓨터 네트워크와 통신의 방식 중 하나로 작은 블록의 패킷으로 데이터를 전송하며 데이터를 전송하는 동안만
데이터를 전송하며 데이터를 전송하는 동안만 네트워크 자원을 사용하도록 하는 통신 방식
- WAN 을 통해 데이터를 원격지로 송부하기 위해 X.25, 프레임 릴레이 및 ATM 같은 다양한 기술들을 사용
(1) X.25
- 통신을 원하는 두 단말장치가 패킷 교환망을 통해 패킷을 원활히 전달하기 위한 통신 프로토콜
| 특징 | 설명 |
| 고정된 대역폭 | - 고정된 대역폭 사용 * 사용자 요청에 따른 수정 어렵 |
| 패킷 사용 | - 대용량의 데이터를 다수의 패킷으로 분해 송신, 수신 측에서는 이를 재조립 |
| 1~3계층 담당 | - 1~3계층 |
| 송수신 신뢰성 | - 송수신의 신뢰성을 확보하기 위해 통신 연결을 확립 |
| 성능 저하 | - 에러 제어나 흐름 제어를 위한 복잡한 기능으로 오버헤드 - 프렝미 릴레이나 ISDN, ATM 등 고속망으로 대체 |
(2) 프레임 릴레이
- 프레임 릴레이는 ISDN을 사용하기 위한 프로토콜로서 ITU-T에 의해 표준으로 작성되었고 다음과 같은 특징이 있다.
| 특징 | 설명 |
| 유연한 대역폭 | 사용자 요청에 따라 유연한 대역폭 섲렁 |
| 기능 단순화 | - 망의 성능 향상을 위해 에러 제어 기ㅡㄴㅇ과 흐름 제어기능을 단순화 |
| 1~2계층 담당 | - 1~2계층만 담당 |
| 가격이 저렴 | - 전용선을 사용하는 것보다 가격이 저렴 - 기술적으로는 X.25보다 우위 |
(3) ATM(Asnchronous Transfer mode)
- ATM은 비동기 전송 모드라고 하는 광대역 전송에 쓰이는 스위칭 기법
- 동기화를 맞추지 않아 보낼 데이ㅓ가 없는 사용자의 슬롯은 다른 사람이 사용할 수 이ㄷㅆ도록 하여 효율성 업
- ATM망은 연결형 회선이기 때문에 하나의 패킷을 보내 연결을 설정하게 되고 이후 실데이터 전송이 이루어진다.
- ATM은 OSI 7계층과는 다른 고유한 참조 모델을 가지고 있다.
| 계층 | 설명 |
| AAL(ATM Adaptation Layer) | 패킷을 작은 조각인 셸로 전송한 후 다시 조립하여 원래의 데이터로 복원하는 역할을 담당 |
| ATM계층 | - 셀과 셀 전송 역할을 담당 - 셀의 레이아웃을 정의하고 헤더 필드가 의미하는 것을 알려줌 - 가상 회선의 연결 및 해제, 혼잡 제어 처리 |
| 물리 계층 | - 물리적 전송 매체를 처리하는 역할을 담당 |
2. 서킷 스위칭
- 네트워크 리소스를 특정 사용층이 독점하도록 하는 통신 방식
| 특징 | 설명 |
| 전송 보장 | - 네트워크를 독점적으로 사용하기 때문에 전송이 보장 |
| 서킷 확보 작업 | - 서킷을 확보하기 위한 작업을 진행하고 실데이터를 전송하며 서킷을 닫는 프로세스로 진행 - 서킷 확보 작업이 일어나는 동안 다른 기기들은 해당 경로 사용 불가 |
3. 패킷 스위칭과 서킷 스위칭 차이
| 구분 | 서킷 교환 방식 | 패킷 교환 방식 |
| 의미 | 전송 경로를 설정한 뒤 데이터를 송수신 | 데이터를 패킷 단위로 보내는 방식 |
| 장점 | 경로 접속 시간은 1초 내외로 매우 빠름 전송 제어 절차와 형식에 제약이 없다 |
회선 효율이 우수 비동기 전송 가능 연결 설정이 필요 없고 다중 전달이 용이 |
| 단점 | 송수신 측 모두 데이터 교환 준비가 완료 되어야 함 회선이 독점되어 있음 |
실시간 전송에 부적합 네트워크 지연이 발생 |
| 활용 | 영상 비디오 | 이메일, 메세지 |
라우팅 알고리즘
- 데이터는 송신 측으로부터 수신 측까지 데이터를 전달하는 과정에서 다양한 물리적인 장치들을 거쳐 간다.
- 목적지까지의 최적 경로를 산출하기 위한 법칙이 라우팅 알고리즘이다.
1. 거리 벡터 알고리즘(Distance Vector Algorithm)
- 거리 벡터 알고리즘은 인접 라우터와 정보를 공유하여 목적지까지의 거리와 방향을 결정하는 라우팅 프로토콜 알고리즘
- 벨만-포드 알고리즘을 사용한다.
- 각 라우터가 업데이트 될 경우마다 전체 라우팅 테이블을 보내라고 요청하지만 수신된 경로 비용 정보는 이웃 라우터에게 보내진다.
2. 링크 상태 알고리즘(Link State Algorithm)
- 링크 상태 알고리즘은 링크 상태 정보를 모든 라우터에 전달하여 최단 경로 트리를 구성하는 라우팅 프로토콜 알고리즘
- 다익스트라 알고리즘 사용
- 링크 상태 알고리즘을 사용하면 네트워크를 일관성 있게 파악할 수 있으나, 거리 벡터 알고리즘에 비하여 계산이 더 복잡하고
트래픽을 광범위한 범위까지 전달해야 한다.