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힘 있는 글쓰기/정리 연습장

[책] 모두의 네트워크_정리

by 해적거북 2021. 12. 22.
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모두의 네트워크 - 미즈구치 카츠야 지음

 

1장 네트워크의 첫걸음

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01. 네트워크의 구조 

  • 네트워크
  • 인터넷
  • 패킷 Packet
    • 네트워크를 통해 전송되는 작은 조각
    • 큰 Data를 작게 나누어서 Packet으로 보낸다.
      왜냐하면 네트워크의 대폭역을 고려해야하기 때문에

02. 정보의 양을 나타내는 단위

  • bit
    • 0과 1을 표현
  • byte
    • 1byte = 8 bit
    • byte 단위로 Data를 읽고 쓰는 작업
  • ASCII 코드

03. LAN과 WAN

  • LAN (Local Area Network)
    • 지리적으로 제한된 곳에서 연결할 수 있는 네트워크
  • WAN (Wide Area Network)
    • 인터넷 서비스 제공자 (ISP)가 제공하는 서비스를 사용하여 구축된 네트워크

04. 가정에서 사용하는 LAN 구성

  • 인터넷 사용하기 위한 조건
    • 인터넷 서비스 제공자
    • 인터넷 회선
  • 유선 LAN
  • 무선 LAN

05. 회사에서 하는 LAN 구성

  • DMZ는 외부에 공개하기 위한 네트워크
  • 외부 공개 서버 (DMZ DeMilitarized Zone)
    • 웹 Server
    • DNS Server
    • Mail Server
  • 회사 Server
    • On-premise ↔ Cloud
    • 예) 사내 Server (렉 안에 장비)
      데이터 센터

 

2장 네트워크 기본 규칙인 Protocol 에 대하여

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06. 네트워크 규칙

  • Protocol
    • 통신을 위한 규칙

07. OSI모델과 TCP/IP 모델

  • ISO 국제 표준화 기구에서 OSI 모델 제정

  • 계층 OSI 7계층 TCP/IP 계층
    7 응용 계층 응용 계층
    6 표현 계층
    5 세션 계층
    4 전송 계층 전송 계층
    3 네트워크 계층 인터넷 계층
    2 데이터 링크 계층 네트워크 접속 계층
    1 물리 계층

08. 캡슐화와 역캡슐화

  • 캡슐화
    • 7계층 → 1계층으로 내려가며 헤더, 트레일러를 붙이는 작업
  • 역캡슐화
    • 1계층 → 7계층으로 올라가며 헤더, 트레일러를 제거하는 작업

 

3장 물리 계층 : 데이터를 전기 신호로 변환하기

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09. 물리 계층의 역할과 랜 카드의 구조

  • 물리 계층
    • 0과 1만으로 이루어진 비트열 ↔ 전기 신호 中 디지털 신호
      변환하는 작업
    • LAN 카드가 해준다.

10. 케이블 종류와 구조

  • 네트워크 전송매체
    • 전송매체 : Data가 흐르는 물리적인 신호
      유선과 무선으로 나뉘어져 있다.
    • (유선) twisted pair cable (≒ 일반적으로 LAN cable이라고 부른다)
      UTP cable과 STP cable로 나뉘어져 있다.
  • LAN cable
    • Direct cable
    • Cross cable

11. 리피터와 허브의 구조

  • 리피터 Repeater
    • 노이즈 받은 전기 신호를 복원 + 증폭
    • 요즘 사용X
  • 허브 Hub (≒ repeater hub)
    • repeater 기능 + 여러 port 연결가능
    • Data를 모든 port에 전송하므로 비효율 ⇒ Dummy hub
      이를 보완하고자 switch가 나옴

 

4장 데이터 링크 계층 : 랜에서 데이터 전송하기

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12. 데이터 링크 계층의 역할과 이더넷

  • 이더넷 Ethernet
    • LAN에서 Data를 정상으로 주고받기(충돌X) 위한 규칙
    • 그래서 CSMA/CD 방식 사용
      CS : 데이터를 보내려고 하는 컴퓨터가 케이블에 신호가 흐르고 있는지 확인하는 규칙
      MA : 케이블에 데이터가 흐르고 있지 않으면 데이터를 보내도 된다는 규칙
      CD : 충돌이 발생하고 있는지 확인하는 규칙

13. MAC 주소의 구조

  • MAC (Media Access Control address)
    • 48bit
      • 先 24bit : LAN 카드 제조사
      • 後 24bit : 일련번호
    • 헤더
      • 先 목적지 MAC 주소
        • 수신자는 목적지 MAC 주소를 보고 맞으면 수신, 다르면 파기
      • 中 출발지 MAC 주소
      • 後 유형
        • protocol 종류 식별 번호
    • 트레일러 trailer
      • FCS (Frame Check Sequence)
        • 전송 도중 오류 확인
    • Frame
      • 이더넷 헤더 + DATA + 트레일러

14. 스위치의 구조

  • 스위치 switch
    • MAC 주소 테이블 (DB)
      • 스위치의 port번호 + 해당 port에 연결된 컴퓨터 MAC주소
    • 맨 처음엔 아무것도 등록X
      컴퓨터에서 목적지 MAC주소가 추가된 프레임이라는 Data 전송
      • 스위치가 수신 port 이외의 모든 port에 Data 송신 ⇒ Flooding
      • 스위치에서 MAC 주소 기준으로 목적지를 선택하는 것 ⇒ MAC 주소 필터링
    • 허브와 비슷한 겉모양

15. 데이터가 케이블에서 충돌하지 않는 구조

  • 통신 방식
    • 전이중 통신 방식
      • Data의 송ㆍ수신을 동시에 수행
      • 허브에서 적용시 충돌 발생
        그래서 스위치 사용
      • 충돌 도메인의 범위가 좁다.
    • 반이중 통신 방식
      • 회선 1개로 송ㆍ수신을 번갈아 가며 수행
      • 허브에서 사용
      • 충돌 도메인은 허브와 연결된 모든 컴퓨터 (넓다)
    • 충돌 도메인
      • Data 충돌이 발생하고 그 영향이 미치는 범위
  • ARP (Address Resolution Protocol)
    • 목적지 컴퓨터의 IP 주소를 이용하여 MAC 주소를 찾기 위한 protocol
    • IP 주소가 변경되면 MAC주소도 변경되므로 주기적으로 ARP 테이블을 갱신(요청+응답)한다.

16. 이더넷의 종류와 특징

  • 1000BASE-T
    • 1000 : 통신속도 → 1000Mbps
    • BASE : 전송방식 → BASEBAND
    • -T : 케이블 → UTP 케이블

 

5장 네트워크 계층 : 목적지에 데이터 전달하기

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17. 네트워크 계층의 역할

  • 데이터 링크 계층에서는 이더넷 규칙기반으로 Data 전송
    but 다른 네트워크로 전송 불가(⇒LAN)
  • 네트워크 계층에서는 서로 다른 네트워크 간의 통신(⇒WAN)을 가능하게 만듬
    by 라우터라는 장비
  • 라우터 router
    • 거리에 상관없이 해당 목적지(IP 주소)까지 어떤 경로로 가는 것이 좋은 지 알려준다.
    • 라우팅 : 경로를 결정하는 것
    • 라우팅 테이블이 있어서 경로 정보 등록 + 관리
  • IP 주소
    • 어떤 네트워크의 어떤 컴퓨터인지 식별
  • IP (Internet Protocol)
    • 네트워크 계층의 대표적인 Protocol
    • 캡슐화 할 때 IP 헤더 추가
    • IP 헤더에는 '출발지 IP 주소'와 '목적지 IP 주소' 등이 있다.

18. IP 주소의 구조

  • IP
    • 인터넷 서비스 제공자에게 받을 수 있다.
    • IPv4 (32bit)
    • IPv6 (128bit)
    • IP 주소
      • 공인 IP 주소
        • ISP가 인터넷 직접 연결되는 컴퓨터나 라우터에 할당
      • 사설 IP 주소
        • 라우터가 LAN에 있는 컴퓨터에 할당

      •    ISP  
        공인 IP 주소 ↓  
          라우터  
        사설 IP 주소 ↓ ↓
          Computer1 Computer2
    • MAC 주소는 48bit, 16진수로 표현
      IP 주소는 32bit, 10진수로 표현
      • 예) 11000000 . 10101000 . 00000001 . 00001010
        ⇒ 192 . 168 . 1 . 10
    • 옥텟
      • 구분된 8bit
      • 따라서 IP 주소는 4개의 옥텟
    • IP 주소
      • 네트워크 ID
        • 어떤 네트워크 인지
      • 호스트 ID
        • 해당 네트워크의 어느 컴퓨터인지

19. IP 주소의 클래스 구조

  • 클래스 Class (A~E)

    •   0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
      A class Network ID Host ID
      B class Network ID Host ID
      C class Network ID Host ID
    • 각 클래스 안에는 공인 IP 주소와 사설 IP주소가 있다.

20. 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소의 구조

  • IP 주소
    • 네트워크 주소
      • 전체 네트워크에서 작은 네트워크를 식별하는데 사용
      • 즉, 네트워크의 대표 주소
    • 브로드캐스트 주소
      • 네트워크에 있는 컴퓨터나 장비 모두에게 한 번에 데이터 전송하는 데 사용되는 전용 IP 주소
    • 자신의 IP 주소는 네트워크 주소, 브로드캐스트 주소로 설정할 수 없다.

21. 서브넷의 구조

  • 서브넷 Subnet
    • 분할된 네트워크
    • Subneting
      • 네트워크를 분할하는 것
    • 네트워크 ID + 호스트 ID → 네트워크 ID + 서브넷 ID + 호스트 ID
    • 많은 수의 컴퓨터가 브로드캐스트로 Packet을 전송하면 네트워크 혼잡해진다.
      그래서 Subnet 적용
  • 서브넷 마스크 Subnet Mask
    • 네트워크 ID와 호스트 ID를 식별하기 위한 값
    • prefix 표기법 ⇒ /24

      • C class 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000
        ⇒ /24 255 255 255 0
        서브넷 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000
        ⇒ /28 255 255 255 240

22. 라우터의 구조

  • 라우터 Router
    • 허브, 스위치에 있는 컴퓨터들은 동일 네트워크
      ⇒ 네트워크 분리 못함
    • 라우터에 있는 컴퓨터들은 다른 네트워크
      ⇒ 네트워크 분리 가능
    • A → B 로 Data 보낸다 했을 때, B의 주소를 모르니 일단 라우터의 IP 주소를 설정
      • 네트워크 출입구 설정 : 기본 게이트웨이
  • 라우팅
    • 경로 정보를 기반으로 현재의 네트워크에서 다른 네트워크로 최적의 경로를 통해 데이터를 전송하는 방식
    • 라우팅 테이블
      • 경로 정보가 등록되어 있는 테이블
      • 수동 등록 방법
        • 소규모 네트워크
      • 자동 등록 방법
        • 대규모 네트워크
        • 라우터 간에 경로 정보를 서로 교환하여 자동으로 수정
    • 라우팅 프로토콜
      • 라우터 간에 라우터 정보를 교환하기 위한 Protocol
      • 예) RIP, OSPF, BGP

 

6장 전송 계층 : 신뢰할 수 있는 데이터 전송하기

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23. 전송 계층의 역할

  • 역할
    • Data를 제대로 전달하는 역할 + 오류 점검 기능
    • 전송된 Data의 목적지가 어떤 애플리케이션인지 확인
  • 연결형 통신 TCP (Transmission Control Protocol)
    • 신뢰할 수 있고 정확하게 Data 전송
  • 비연결형 통신 UDP (User Datagram Protocol)
    • 비신뢰하지만 효율적으로 데이터 전송하는 방식

24. TCP의 구조

  • 세그먼트 Segment
    • 전송 계층에서 Data에 TCP 헤더가 붙는다.
    • TCP 헤더가 붙은 Data를 세그먼트라 한다.
  • 연결
    • 연결을 확립하기 위해 TCP 헤더에 있는 코드 비트를 사용
    • SYN : 연결 확립 요청
      ACK : 연결 확립 응답
      FIN : 연결 종료 요청
  • 3-way Handshake
    • 연결 확립을 위해서 packet 3번 교환
    • 연결시
      SYN →  
        ← ACK + SYN
      ACK →  
    • 종료시
      FIN →  
        ← ACK
        ← FIN
      ACK →  

25. 일련번호와 확인 응답 번호의 구조

  • 일련번호
    • 송신 → 수신
      • 이 데이터가 몇 번째 데이터인지
      • 즉, 지금 보내는 데이터의 첫 번째 바이트 번호
  • 확인 응답 번호 
    • 송신 ← 수신
      • 몇 번째 데이터를 수신했는 지 알려주는 역할
      • 즉, 다음에 보냈으면 하는 데이터의 첫 번째 바이트 번호
  • 이로써 데이터 유실, 손상을 방지하고 재전송 제어를 한다.
  • 윈도우 크기
    • 3-way handshake 때 서로의 윈도우 크기를 알아낸다.
    • 버퍼 용량의 크기
      • 수신한 Segment를 일시적으로 저장하는 장소
      • Data의 크기가 버퍼의 크기를 넘어서면 Overflow

26. 포트 번호의 구조

  • port 번호
    • 어떤 애플리케이션인지 구분하는 역할
    • TCP 헤더에 '출발지 포트 번호'와 '목적지 포트 번호'가 있다.
    • 0~65535
      • 0~1023 : 잘 알려진 포트 (서버)
      • 1024 : 사용X
      • 1025~ : 랜덤 포트 (클라이언트)

27. UDP의 구조

  • UDP
    • 비연결형 통신
    • 데이터를 효율적이고 빠르게 보내는 것
      • 예) 동영상 스트리밍
    • UDP 헤더가 붙은 데이터를 UDP 데이터그램
    • 브로드캐스트 broadcast
      • LAN에 있는 컴퓨터나 장비에 일괄로 데이터를 보낼 수 있다.
      • TCP는 적합하지 않다.

 

7장 응용 계층 : 애플리케이션에 데이터 전송하기

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28. 응용 계층의 역할

  • 클라이언트
    • 서비스를 요청하는 측
  • 서버
    • 서비스를 제공하는 측
  • 응용 계층 Protocol
    • 클라이언트에서 사용하는 애플리케이션과 서버에서 사용하는 애플리케이션간의 통신은 응용 계층의 protocol을 사용한다.

    • Protocol 내용 port 번호
      HTTP 웹 사이트 접속 80
      DNS 이름 해석  
      FTP 파일 전송  
      SMTP 메일 송신 25
      POP3 메일 수신 110

29. 웹 서버의 구조 (웹 사이트 접속)

  • HTML은 하이퍼텍스트를 작성하는 마크업 언어로 'tag'를 사용하여 문장 구조나 이미지 파일을 표시한다.
  • HTML로 작성된 웹 페이지는 웹 브라우저로 볼 수 있다.
  • 일반적으로 웹 브라우저는 웹 서버의 80번 port를 통해 HTTP 통신을 한다.
    • HTTP/1.0 포함 이전에는 데이터 교환 할 때마다 '연결+끊기'를 반복하였다.
    • HTTP/1.1 버전은 keepalive 기능이 있어서 데이터를 교환하는 동안에는 연결을 유지하고 데이터 교환이 끝나면 연결을 끊는다.
    • HTTP/2 버전은 요청을 보낸 순서대로 응답을 반환하지 않아도 된다.

30. DNS 서버의 구조 (이름 해석)

  • '이름 해석'을 사용하여 도메인 이름을 IP 주소로 변환한다.
  • URL
    • 先 호스트 이름 : 예) www
    • 後 도메인 이름 : 예) naver.com
  • 요청받은 DNS 서버가 해당 도메인 이름의 IP 주소를 모르는 경우에는 다른 DNS 서버에 질의한다.
  • DNS 서버는 전 세계에 흩어져 있으므로 연계하면서 동작한다.

31. 메일 서버의 구조 (SMTP와 POP3)

  • computer 1 → computer 2 메일 전송 中 사용되는 Protocol
    mail Server 1 ↔ mail Server 2
    (SMTP) ↗   (SMTP)   ↘ (POP3)
    Computer1       Computer2

 

8장 네트워크의 전체 흐름 살펴보기

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32. 랜 카드에서의 데이터 전달과 처리


  • 컴퓨터         웹 서버
    응용         응용
    전송   라우터 A 라우터 B   전송
    네트워크 스위치 A 네트워크 네트워크 스위치 B 네트워크
    데이터 링크 데이터 링크 데이터 링크 데이터 링크 데이터 링크 데이터 링크
    물리 물리 물리 물리 물리 물리

  • 응용 계층       HTTP 메시지    
    전송 계층     TCP 헤더 DATA   → Segment
    네트워크 계층   IP 헤더 DATA   → IP Packet
    데이터 링크 계층 이더넷 헤더 DATA 트레일러 → Ethernet Frame
    물리 계층 DATA → 전기신호로 변환  

    • TCP헤더
      • 출발지 port 번호
      • 목적지 port 번호
    • IP 헤더
      • 출발지 IP 주소
      • 목적지 IP 주소

33. 스위치와 라우터에서의 데이터 전달과 처리

  • 스위치
    • 물리 계층
      • 컴퓨터에서 들어온 데이터가 전기신호로 변환되어 전달
    • 데이터 링크 계층
      • 데이터를 전기신호로 변환하여 전송
  • 라우터
    • 물리 계층
      • 스위치로부터 데이터가 전기 신호로 변환되어 전송
    • 데이터 링크 계층
      • 이더넷 프레임의 목적지 MAC주소와 자신의 MAC 주소를 비교
      • 맞으면 이더넷 헤더와 트레일러를 분리(역캡슐화)하여 네트워크 계층에 전달
    • 네트워크 계층
      • 라우팅 테이블과 목적지 IP 주소를 비교
      • 출발지 IP 주소를 외부 IP 주소(WAN) 또는 내부 IP 주소(LAN)로 변경하여 캡슐화 진행

34. 웹 서버에서의 데이터 전달과 처리

  • 데이터가 전기 신호로 웹 서버에 도착하면
  • 데이터 링크 계층
    • 이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소와 자신의 MAC 주소를 비교
    • 주소가 같으면 이더넷 헤더와 트레일러를 분리하고 네트워크 계층에 전달
  • 네트워크 계층
    • IP 헤더의 목적지 IP 주소와 웹 서버의 IP 주소를 비교
    • 주소가 같으면 IP 헤더를 분리하고 전송 계층에 전달
  • 전송 계층
    • TCP헤더의 목적지 포트 번호를 확인하여 어떤 애플리케이션에 전달할지 판단
    • TCP 헤더를 분리하여 응용 계층에 전달

 

9장 무선 랜 이해하기

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35. 무선 랜의 구조

  • 무선 랜
    • 무선 액세스 포인트 Wireless Access Point (WAP)
      • 무선 공유기, 무선 AP라고도 부른다.
        • 무선공유기에는 무선 액세스 포인트 기능이 포함되어 있다.
      • 컴퓨터가 무선 액세스 포인트와 통신하려면 필요한 2가지
        • 무선 랜 칩 (chip)
          • 최근 컴퓨터에는 대부분 내장
        • 무선 랜 어댑터 (adapter)
          • USB 포트에 꽂아 사용하는 USB 메모리 방식
          • 컴퓨터 카드 방식
    • 무선 클라이언트 Wireless Client
      • 컴퓨터나 스마트폰 등
  • 무선 랜 연결 방식
    • 인프라스트럭처 infrastructure
      • 무선 액세스 포인트를 통해 통신하는 방식
      • 일반적인 방식
    • 애드혹 Ad Hoc
      • 무선 클라이언트끼리 직접 통신하는 방식
  • 무선 랜 규격
    • IEEE802.11 규격을 준수하는 기기로 구성
      • 미국 기술 표준화 단체인 IEEE에서 승인한 무선 랜의 표준화 기

    • 무선 랜 규격 통신 속도(최대) 주파수 대역 특징
      IEEE802.11ad 6.7Gbps 60GHz 초고속 통신
      IEEE802.11ac 6.9Gbps 5GHz 장애물 많아도 고속 통신 가능, 전파 간섭 적음
      IEEE802.11n 300Mbps 2.4GHz 장애물 强 / 전파 간섭 太
          5GHz 장애물 弱 / 전파 간섭 少
      IEEE802.11a 54Mbps 5GHz 장애물 弱 / 전파 간섭 少
      IEEE802.11g 54Mbps 2.4GHz 장애물 强 / 전파 간섭 太
      IEEE802.11b 11Mbps 2.4GHz 장애물 强 / 전파 간섭 太

36. SSID의 구조

  • SSID (Service Set IDentifier)
    • 무선 액세스 포인트와 무선 클라이언트를 연결하려면 혼선을 피하기 위해 SSID라는 네트워크 이름, 인증, 암호화, 암호화 키를 설정
    • 무선 액세스 포인트는 비컨 (beacon)이라고 하는 자기를 알리는 신호를 네트워크에 있는 모든 기기에 주기적으로 전송
    • 이 신호를 받은 무선 클라이언트는 자신의 SSID와 같은 지 무선 액세스 포인트에 문의
    • 같은 SSID의 무선 액세스 포인트가 응답을 하고 서로의 존재를 알게 됨
    • 그다음 인증 방식을 확인하고 무선 클라이언트가 무선 액세스 포인트에게 연결을 요청한다
    • 무선 액세스 포인트로부터 승인을 받으면 연결하여 통신할 수 있게 된다.
  • 채널
    • 무선 랜은 여러 기기를 동시에 연결할 수 있도록 주파수 대역을 분할하는데, 그 주파수 대역을 채널이라 한다.
    • 전파가 겹치는 무선 공유기들이 같은 채널로 설정되어 있으면 주파수가 서로 겹치면서 전파 간섭이 생기고 통신 속도가 느려진다.
    • 그래서 같은 채널을 사용하되 전파를 겹치지 않게 하려면 거리를 두고 설치해야 한다.
      • IEEE802.11b 와 IEEE802.11g는 서로 다른 채널인 1ch 과 2ch이더라도 일부에서 같은 주파수를 사용하기 때문에 주의
      • IEEE802.11a는 각 채널 간에 서로 다른 주파수 대역을 사용
    • 무선 액세스 포인트는 기본적으로 자동으로 설정되니 알아서 최적의 채널을 찾아준다.

 

 

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