네트워크 시작하기

이 글은 고재성, 이상훈 저 - "IT 엔지니어를 위한 네트워크 입문"를 공부하고 정리하여 작성하였습니다.

 

1. 네트워크 구성도 살펴보기

1.1. 홈 네트워크

• 홈 네트워크 구성하는 데는 모뎀, 공유기, 단말간의 물리적 연결이 필요함.
  • 무선연결: 무선 랜 카드, 매질(공기)
  • 유선연결: 유선 랜 카드(이더넷 랜 카드), 랜 케이블(랜선)

1.2. 데이터 센터 네트워크

• 안정적이고 빠른 대용량 서비스 제공을 목표로 구성
• 10G (10Gbps) 이상의 고속 이더넷 기술이 사용됨.
• 기존은 3계층 구성이 일반적이었으나 2계층 구성인 스파인-리프(Spine-Leaf) 구조로 변화
• 스파인-리프(Spine-Leaf)
  • 서버 간 통신이 늘어나는 최근 트래픽 경향을 지원하기 위해 제안
  • 모든 리프 스위치가 모든 스파인 위치에 연결되어 있어 각 경로에 고르게 대역폭이 분배
  • 각 리프 스위치가 스파인 스위치와 연결되어 네트워크 지연 시간이 짧고 전송 경로가 간결

 

2. 프로토콜

2.1. 프로토콜의 정의

• 보통 규정이나 규약과 관련된 내용을 언급할 때 프로토콜이라는 용어를 사용
• 최근에는 이더넷-TCP/IP 기반 프로토콜로 변경되는 중
  • 물리적 측면: 데이터 전송 매체, 신호 규약, 회선 규격 등, 주로 이더넷
  • 논리적 측면: 장치들끼리 통신하기 위한 프로토콜 규격, 주로 TCP/IP
• 처음에는 최대한 적은 데이터를 이용해야 했기 때문에 2진수 비트 기반으로 정의
• 애플리케이션 계층 프로토콜 (HTTP, SMTP)는 문자 기반으로도 많이 쓰임

 

2.2. TCP/IP 프로토콜 스택

 

3. OSI 7계층 이해하기

OSI 7계층 모델과 TCP/IP 모델

※ IT 개발자는 상위계층에서 하향식, 네트워크 엔지니어는 하위계층에서 상향식으로 인식한다.

3.1. 1계층(피지컬 계층)

• 물리적 연결과 관련된 정보를 정의하며 전기 신호를 전달하는 데 중점
• 장비: 허브, 리피터, 케이블, 커넥터, 트랜시버, 탭

3.2. 2계층(데이터 링크 계층)

• 전기 신호를 모아 우리가 알아볼 수 있는 데이터 형태로 처리
• 주소 정보를 정의하고 정확한 MAC 주소로 통신하는 데 초점
• 장비: 네트워크 인터페이스 카드, 스위치

※ MAC 주소: 네트워크 상에서 장치들을 식별하기 위한 고유한 식별자

3.3. 3계층(네트워크 계층)

• IP 주소와 같은 논리적인 주소가 정의됨.
• 네트워크 상에서 데이터 패킷을 목적지까지 가는 경로를 지정하는 역할
• 장비: 라우터
• IP 주소는 네트워크 주소 부분과 호스트 주소 부분으로 나뉨 ex) 172.31.0.1

3.4. 4계층(트랜스포트 계층)

• 종단 간 데이터를 전송하는 역할
• 전송되는 데이터 패킷의 신뢰성과 순서를 확인하는 역할
• 시퀀스 번호: 패킷에 보내는 순서를 명시한 번호 → 수신자를 위한 번호
• ACK 번호: 받는 순서를 명시한 번호 →  데이터 전송 성공 여부를 송신자에게 알리기 위한 번호
• 장비: 로드 밸런서, 방화벽

3.5. 5계층(세션 계층)

• 양 끝단의 응용 프로세스를 연결 및 유지하는 역할
• 에러로 인한 통신 중단 복구 및 재전송도 수행

3.6. 6계층(프레젠테이션 계층)

• 데이터 표현 방식을 관리하고 송신자와 수신자 간 데이터 포맷 차이를 해결하는 역할
• MIME 인코딩, 암호화, 압축, 코드 변환 동작이 이뤄지는 계층

3.7. 7계층(애플리케이션 계층)

• 애플리케이션 프로세스를 정의하고 애플리케이션 서비스를 수행
• 네트워크 소프트웨어 UI, 사용자 입•출력 등

ex) FTP, SMTP, HTTP, TELNET

 

4. 인캡슐레이션과 디캡슐레이션

• 인캡슐레이션: 상위 계층의 헤더와 데이터를 하위 계층의 데이터 부분에 포함시키고 헤더를 삽입하는 과정
• 디캡슐레이션: 하위 계층에서 상위 계층으로 가며 각 게층의 헤더 부분을 제거하는 과정

4.1. 헤더에 담기는 정보

• 현재 계층에서 정의하는 정보
• 어떤 프로토콜로 올려줘야 할 지에 대한 상위 프로토콜 지시자

MSS (Maximum Segment Size)
: 전송 계층(주로 TCP)에서 수용할 수 있는 세그먼트의 최대 크기

MTU (Maximum Transmission Unit)
: 네트워크에서 한 번에 전송할 수 있는 데이터 크기

 

 

 

자료

• IT 엔지니어를 위한 네트워크 입문 (고재성, 이상훈 저, 2020.10)