'혼자 공부하는 네트워크' 시리즈
  1. [Network] 컴퓨터 네트워크
  2. [Network] 물리 계층 & 데이터 링크 계층
  3. [Network] 네트워크 계층
  4. [Network] 전송 계층
  5. [Network] 응용 계층

✦ 컴퓨터 네트워크

◆ 컴퓨터 네트워크 (Computer Network)

= 네트워크 (Network)

  • 여러 개의 장치가 그물처럼 연결되어 정보를 주고받을 수 있는 통신망

◆ 인터넷 (Internet)

  • 여러 네트워크를 연결.
  • 네트워크의 네트워크

✦ 네트워크 거시적 관점

◆ 네트워크 기본 구조

  • 그래프 (Graph) 구조
    • 노드 (Node) : 정보를 주고받을 수 있는 장치
    • 간선 (Edge) : 정보를 주고받을 수 있는 유무선 통신 매체
    • 메세지 (Message) : 노드 간 주고 받는 내용

◆ 호스트 (Host)

= 종단 시스템 (End System)

  • 네트워크 가장자리 위치한 노드
  • 정보 최초 생성 · 송신, 최종적 수신
  • 대부분의 네트워크 기기
  • 역할
    • 서버 (Server) : 서비스 제공 호스트
    • 클라이언트 (Client) : 서버에서 서비스 요청 (Request) & 응답 (Response) 제공받는 호스트

◆ 네트워크 장비

  • 네트워크 가장자리에 위치하지 않은 노드
  • 호스트 간 주고받을 정보가 중간에 거침
  • 호스트 간 주고받는 정보 안정 & 안전하게 전달 ex) 이더넷 허브, 스위치, 라우터, 공유기

◆ 통신 매체

  • 각 노드를 연결하는 간선
  • 종류
    • 유선 매체 : 노드를 유선으로 연결
    • 무선 매체 : 노드를 무선으로 연결

◆ 메시지 (Message)

  • 통신 매체로 연결된 노드가 주고받는 정보 ex) 웹 페이지, 파일, 메일

◆ 네트워크 분류 by 범위

  • 형성된 네트워크 구성 범위
  • WAN > MAN > CAN > LAN

    ◆ LAN (Local Area Network)

    • 가까운, 한정된 지역 연결 근거리 통신망 ex) 가정, 기업, 학교

◆ WAN (Wide Area Network)

  • 먼 지역 연결 광역 통신망

  • 다른 LAN에 속한 호스트와 메시지 주고 받을 때 필요 ex) 인터넷

  • ISP (Internet Service Provider) : 인터넷 접속 WAN 구축 & 관리 ex) KT, LG U+, SK

◆ CAN (Campus Area Network)

  • 학교 or 회사의 여러 건물 단위 연결되 규모 네트워크

◆ MAN (Metropolitan Area Network)

  • 도시 or 대도시 단위 연결 규모 네트워크

◆ 네트워크 분류 by 메시지 교환 방식

  • 호스트의 메시지 교환 방식

◆ 회선 교환 (Circuit Switching) 방식

  • 회선 설정 후 이를 통해 메세지 주고 받음
    • 회선 (Circuit) : 메시지 전송로
    • 회선 설정 = 두 호스트 연결, 전송로 확보 ex) 전화망
  • 회선 스위치 : 호스트 사이 일대일 전송로 확보 네트워크 장비
  • 우선 연결 확보 후 메시지 전달 → 주어진 시간 동안 전송 정보 양 일정
  • if 메시지 교환 X 회선 점유 → 회선 이용 효율 ↓

◆ 패킷 교환 (Packet Switching) 방식

  • 회선 교환 방식 문제점 해결
  • 메시지를 패킷으로 나누어 전송
    • 패킷 (Packet) : 패킷 교환 네트워크상 송수신 메시지 단위
      • 페이로드 (Payload) : 패킷 통해 전송하려는 데이터
      • 헤더 (Header) / 트레일러 (Trailer) : 패킷 앞 / 뒤에 붙는 부가 정보, 제어 정보 ex) 주소 (Address) : 송수신지 특정 정보
  • 현대 인터넷 대부분 사용
  • 패킷 스위키치 : 패킷이 수신지까지 정확 도달하도록 최적 경로 설정 or 패킷 송수신지 식별
    • 라우터 (Router)
    • 스위치 (Switch)

◆ 전송 방식 by 송수신지 유형

  • 멀티캐스트 (Multicast) : 네트워크 내의 동일 그룹에 속한 호스트에게만 전송
  • 애니캐스트 (Anycast) : 네트워크 내의 동일 그룹에 속한 호스트 中 가장 近 호스트에게 전송

◆ 유니캐스트 (Unicast)

  • 가장 일반적 송수신 방식
  • 하나의 수신지에 메시지 전송
  • 송신지 - 수신지 1 : 1 메시지 교환

◆ 브로드캐스트 (Broadcast)

  • 자신 제외 네트워크 상의 모든 호스트에게 전송.
  • 브로드캐스트 도메인 (Broadcast Domain) : 브로드캐스트 전송 범위

✦ 네트워크 미시적 관점

◆ 프로토콜 (Protocol)

  • 노드 간 정보 올바르게 주고받기 위해 합의된 규칙 or 방법
  • 서로 다른 통신 장치 정보 교환 → 프로토콜 동일해야.
  • all 프로토콜 → 목적 & 특징 존재
    • 프로토콜 마다 헤더 내용 다름 ex) TCP, UDP, HTTP, HTTPS, IP, ARP

◆ 네트워크 참조 모델 (Network Reference Model)

= 네트워크 계층 모델

  • 통신 발생 각 과정 계층으로 나눈 구조
  • 목적
    • 네트워크 구성 & 설계 용이
    • 네트워크 문제 진단 & 해결 용이

◆ OSI 모델

  • by 국제 표준화 기구 (ISO : International Organization for Standardization)
  • 통신 단계 → 7개의 계층

1. 물리 계층 (Physical Layer)

  • OSI 모델 최하단
  • 1, 0 표현 비트 신호 주고 받음
  • 가장 근원적 통신
  • 역할
    • 통신 매체에 맞는 신호 → 비트 데이터 변환
    • 통신 매체 통해 송수신

  • 네트워크 내 주변 장치 간 정보 정확 교환 위한 계층 ex) 이더넷, LAN 기술

  • 역할

    • 물리 계층 정보 오류 확인
    • MAC 주소 통해 네트워크 내 송수신지 특정
    • 전송 과정 충돌 문제

3. 네트워크 계층 (Network Layer)

  • 메시지 수신지(다른 네트워크)까지 전달
  • 네트워크 간 통신
  • 인터넷을 가능하게 하는 계층
  • 역할
    • IP 주소 통해 수신지 호스트 & 네트워크 식별
    • 수신지 도달 위한 최적 경로 결정

4. 전송 계층 (Transport Layer)

  • 신뢰성 & 안정성 전송 위해 필요
  • 역할
    • 패킷 흐름 제어 & 전송 오류 점검
    • Port 통해 실행 중인 응용 프로그램 식별

5. 세션 계층 (Session Layer)

  • 세션 관리 위한 계층
  • 세션 (Session) : 통신 교환 호스트의 응용 프로그램 간 연결 상태
  • 역할
    • 세션 연결 생성 & 유지
    • 세션 종료 시 끊기

6. 표현 계층 (Presentation Layer)

  • 번역기 역할 계층
  • 역할
    • 문자 → 코드 변환
    • 압축, 암호화

7. 응용 계층 (Application Layer)

  • OSI 참조 모델 최상단
  • 사용자 & 사용자 이용 응용 프로그램과 가장 밀접
  • 타 계층에 비해 프로토콜 多
  • 역할
    • 응용 프로그램에 다양한 네트워크 서비스 제공

◆ TCP / IP 모델

= TCP/IP 4계층, 인터넷 프로토콜 스위트 (Internet Protocol Suite), TCP/IP 프로토콜 스택 (Protocol Stack)

  • 구현 중점 네트워크 참조 모델
  • TCP & IP → 네트워크 구현의 핵심

1. 네트워크 액세스 계층 (Network Access Layer)

= 링크 계층 (Link Layer), 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer)

  • OSI 모델의 데이터 링크 계층과 유사

2. 인터넷 계층 (Internet Layer)

  • OSI 모델의 네트워크 계층과 유사

3. 전송 계층 (Transport Layer)

  • OSI 모델의 전송 계층과 유사

4. 응용 계층 (Application Layer)

  • OSI 모델의 세션 계층 + 표현 계층 + 응용 계층과 유사

◆ 캡슐화 & 역캡슐화

  • 실제 패킷 수신 과정

◆ 캡슐화 (Encapsulation)

  • 송신 과정에서 진행
  • 높은 계층 → 낮은 계층 내려가며 헤더 & 트레일러 추가

◆ 역캡슐화 (Decapsulation)

  • 수신 과정에서 진행
  • 낮은 계층 → 높은 계층 올라가며 헤더 & 트레일러 확인 후 제거

◆ PDU (Protocol Data Unit)

  • 각 계층 송수신 메시지 단위 | OSI 계층 | PDU | | 응용 계층 | 데이터 (Data) | | 표현 계층 | 데이터 (Data) | | 세션 계층 | 데이터 (Data) | | 전송 계층 | 세그먼트 (Segment), 데이터그램 (Datagram) | | 네트워크 계층 | 패킷 (Packet) | | 데이터 링크 계층 | 프레임 (Frame) | | 물리 계층 | 비트 (Bit) |

  • TCP 프로토콜 → 세그먼트 (Segment)
  • UDP 프로토콜 → 데이터그램 (Datagram)
  • 패킷 (Packet)
    • 패킷 교환 네트워크 분할 단위
    • 네트워크 계층 송수신 단위 → IP 패킷

◆ 트래픽 & 네트워크 성능 지표

  • 트래픽 (traffic) : 네트워크 내의 정보량
  • 과부하 (Overhead) : 특정 노드에 트래픽 몰릴 경우 → 성능 저하
  • 네트워크 성능 지표
    • 처리율 (Throughput) : 단위 시간당 네트워크를 통해 실제 전송되는 정보량
      • 단위 : bps, Mbps, Gbps / pps
      • 실시간성 강조 지표. 특정 노드가 얼마만큼의 트래픽 처리 중인가? ex) 도로에 지금 다니는 차 갯수
    • 대역폭 (Bandwidth) : 단위 시간 동안 통신 매체를 통해 송수신할 수 있는 최대 정보략
      • 단위 : bps, Mbps, Gbps ex) 도로의 넓이
    • 패킷 손실 (Packet Loss) : 송수신되는 패킷이 손실된 상황
      • 높은 트래픽 or 네트워크 장애 발생 시 생김
      • 유실된 패킷 / 전체 패킷 백분율
      • cmd 에서 알 수 있음

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