Network

Network

각각의 노드들이 데이터를 공유할 수 있게 하는 디지털 전기통신망의 하나이다. 네트워크는 분산되어 있는 컴퓨터를 통신망으로 연결하는 것을 말한다.

노드 : 네트워크에 속한 컴퓨터 또는 통신 장비

단순히 단어로 분석해 본다면 work(일)할 수 있는 기기를 net(망)구조로 연결해놓은것을 말한다.

Internet, Intranet, Extranet

Internet은 Inter + network로 network들이 inter(연결)된 것을 말한다.

Intranet은 Intra + network로 개인이나 단체에서 intra(내부)적으로 사용하는 network를 말한다.

Extranet은 Intranet에서 조금 확장해서 회사 내부 관계자 뿐만아니라 협력회사 또는 고객에게 사용할 수 있도록 한 network를 말한다.

전세계를 연결하는 세상에서 가장 큰 네트워크를 Internet이라고 한다.
www를 인터넷이라 생각하기 쉽지만 www은 인터넷을 통해 웹과 관련된 데이터를 공유하는 기술이므로 인터넷의 한 부분이라고 생각해야 한다.

Network 구성요소

Node(노드)

• 네트워크에 연결된 장치(컴퓨터, 통신장비)를 의미한다.

End-Node(종단 노드) 또는 Network Edge

• 통신의 양 끝단에 해당하는 노드로 최초 송신노드와 최종 수신 노드를 의미한다.

Intermediate Node(중계 노드) 또는 Network core

• End-Node 사이의 패킷 중계를 해주는 노드를 의미한다.

Link(링크)

• 노드들을 연결하기 위한 물리적인 선(통신경로)를 의미한다.

Network의 분류

크기에 따른 분류와 연결형태에 따른 분류가 있다.

크기에 따른 분류

LAN, WAN, MAN이 있다. 각각 Local Area Network, Wide Area Network, Metropolitan Area Network이다. 기타 VLAN, CAN, PAN등등이 있다.

• LAN: 가까운 지역을 하나로 묶은 네트워크 또는 사용자 내부 네트워크
• WAN: 멀리 떨어진 지역을 하나로 묶은 네트워크. 여러개의 멀리 떨어진 LAN을 묶은것이라고 생각하면 된다.
• MAN: 한 도시 정도를 연결하고 관리하는 네트워크

연결 형태에 따른 분류

• Star형: 중앙 장비에 모든 노드가 연결된 형태이다. 일반 가정집에서 공유기 하나를 통해 모든 가정 통신 기기를 연결한 것을 생각하면 된다.
• Mesh형: 여러 노드들이 서로 그물처럼 연결된 형태를 말한다. 인터넷이 이러한 식으로 되어 있다. 대표적인 예로 Submarine Cable Map 의 해저 케이블을 볼 수 있다.
• Tree형: 나무의 가지처럼 계층 구조로 연결된 형태이다.
• 기타 링형, 버스형, 혼합형 등이 있다.

네트워크 통신 방식

• 유니캐스트: 같은 네트워크 대역에서 특정한 한 사용자와 통신
• 멀티캐스트: 같은 네트워크 대역에서 특정한 다수와 통신
• 브로드캐스트: 같은 네트워크 대역의 모든 사용자와 통신

네트워크 프로토콜

프로토콜은 일종의 약속 양식 이다. 네트워크에서 노드와 노드가 통신할 때 어떤 노드가 어느 노드에게 어떤 데이터를 어떻게 보내는지에 대해 작성하기 위한 양식이다. 실생활에서도 비슷한 예로 택배를 보낼때, 편지를 보낼때 사용하는 양식들과 프로토콜은 어느정도 비슷하다고 볼 수 있다.

프로토콜의 주요 요소는 구문, 의미, 타이밍이다.

• 구문(Syntax): 구문은 데이터의 구조나 형식을 말한다. 예를들어 처음 8bits는 송신자의 주소, 두번째 8bits는 수신자의 주소를 나머지는 Message를 의미하도록하여 데이터가 표현되는 순서를 나타내게 된다.
• 의미(Semantics): 의미는 비트의 영역별 의미를 나타낸다. 특정 패턴을 어떻게 해석하고, 그를 기반으로 어떤 동작을 할 것인가를 결정하게 된다. 예를들어 앞으로 살펴볼 IP에서 0.0.0.0은 네트워크에 연결되어 있지 않다는 의미로 사용한다.
• 타이밍(Timing): 타이밍은 데이터를 언제 얼마나 빠른 속도로 전송할 것인가를 나타낸다.

앞으로 살펴볼 여러 프로토콜들이 있다. 가까운 곳과 연결을 위한 Ethernet 프로토콜, 멀리 있는 곳과 연결할때 ICMP, IPv4, ARP등과 프로그램을 연결할 때 TCP, UDP등이 있다. 프로토콜은 각 계층을 설명하면서 자세히 살펴볼 것이다.

네트워크 모델

대표적으로 TCP/IP 모델과 OSI 7 Layer 모델이 있다.

TCP/IP는 위와같이 4계층으로 분류한 자료도 있고 5계층으로 분류한 자료도 있다. 4계층 자료중에는 Network Interface를 Network Access나 Link layer라고도 부르며, Network를 Internet이라고 분류해놓은 자료도 있다. OSI 7 Layer는 말그대로 7개의 계층으로 구분되어 있다.

Internet protocol suite - Wikipedia

네트워크 패킷을 살펴보면 TCP/IP모델에 맞춰져 있다는 것을 느낄 수 있지만 OSI 7Layer도 중요하다. 데이터 전송과정을 OSI 7 Layer로 나누어 보면 분석할때 이해하기 쉽기 때문이다. 그리고 각 계층별로 프로토콜을 개발해 네트워크 구성요소들을 모듈화 하여 기존에 개발된 프로토콜과 연동해 사용할 수 있다.

각 계층별로 대표적인 프로토콜을 살펴보자

계층	주요 프로토콜	장비
Application	HTTP, SMP, SMTP, STUN, TFTP, TELNET	ADC, NGFW, WAF
Presentation	TLS, AFP, SSH
Session	L2TP, PPTP, NFS, RPC, RTCP, SIP, SSH
Transport	TCP, UDP, SCTP, DCCP, AEP	로드 밸런서, 방화벽
Network	IPv4, IPv6, ARP, RARP, NAT, IPSec, VRRP, 라우팅 프로토콜	라우터, L3 Switch
Datalink	Ethernet, TokenRing, PPP, FDDI	Switch, Bridge, NIC
Physical	RS-232, RS-449, V.35 등등	Cable, Hub, TAP, 커넥터, 트랜시버

HTTP경우 Application, Presentation, Session에 걸쳐 있을수 있지만 Application에 놓았다. 이처럼 여러 계층을 포함하는 프로토콜이 있을 수 있어 프로토콜이 정확하게 어떤 계층이다라고 분류하기 곤란한 프로토콜이 있다.

 

OSI 7 Layer는 또다시 두가지 계층으로 나눌 수 있다. 1 ~ 4계층을 Data Flow Layer/ Lower Layer, 5 ~ 7 계층을 Application Layer/Upper Layer로 구분한다. 이러한 계층의 구분은 역할과 목표에 따라 구분한 것이다. Data Flow계층은 상대방에게 잘 전달하고자 하는 역할을 가지고 있다. 애플리케이션 개발자는 이러한 Data Flow계층을 고려하지 않고 개발을 할 수 있다. 반대로 Application Layer는 네트워크 엔지니어가 이부분에서 심각하게 고려하지 않는다.

네트워크를 통해 전달되는 데이터(패킷)

네트워크 상에서 전달되는 데이터를 통칭하여 패킷이라는 말을 많이 사용한다. 패킷은 하나의 블록단위로 되어 있다. 실제적으로는 0과 1로 이루어진 한줄 이겠지만 논리적으로 영역 블록단위로 구분하여 본다. 패킷에는 여러 제어 정보와 사용자 데이터로 이루어져 있다.

패킷의 형태는 대부분 위와 같이 Header, Payload, Footer 형태를 띤다. 일반적으로 Footer는 잘 보이지 않는다.

네트워크를 통해 데이터를 전달할때 여러 프로토콜을 이용한다. 이때 각각의 프로토콜로 감싸는 과정을  캡슐화(encapsulation)라고 한다. 상위프로토콜을 Payload로 하여 하위프로토콜로 감싸는 것을 볼 수 있다.

반대로 수신받은 곳은 역캡슐화(decapsulation)하여 Data를 사용한다.

PDU(Protocal Data Unit)

각각의 계층에서 패킷을 부르는 용어가 다르다.

계층	PDU
Application	Data 또는 Message
Presentation
Session
Transport	Segment
Network	Packet
DataLink	Frame
Physical	Bit

Network 계층의 PDU가 위에서 봤던 네트워크 상에서 전달되는 데이터를 통칭하는 Packet과 용어는 같지만 뜻은 다르다.

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참고 자료

네트워크 기초(개정판)