네트워크 스터디 1주차

컴퓨터 네트워크란?

 컴퓨터 네트워크는 두 대 이상의 컴퓨터가 데이터와 리소스를 공유할 수 있도록 연결된 시스템이다. 네트워크는 유선 또는 무선 기술을 통해 구성되며, 정보의 교환, 파일 공유, 인터넷 접속 등 다양한 목적으로 사용된다. 컴퓨터 네트워크는 규모와 목적에 따라 LAN, WAN, MAN 등으로 구분된다.

컴퓨터 네트워크에서 데이터를 전송하는 방식

 컴퓨터 네트워크에서 데이터는 패킷 단위로 전송된다. 패킷은 데이터와 함께 헤더 정보를 포함하며, 이 정보를 통해 수신지 주소와 경로를 지정한다. 데이터 전송 방식은 크게 다음과 같다.

1. 유니캐스트(Unicast): 하나의 송신자가 하나의 수신자에게 데이터를 전송하는 방식이다.
2. 멀티캐스트(Multicast): 하나의 송신자가 특정 그룹의 수신자에게 데이터를 전송하는 방식이다.
3. 브로드캐스트(Broadcast): 하나의 송신자가 네트워크 내의 모든 장치에게 데이터를 전송하는 방식이다.

프로토콜

 프로토콜은 네트워크에서 데이터 전송을 위해 사용되는 규칙과 표준의 집합이다. 프로토콜은 통신의 신뢰성과 효율성을 보장하며, 데이터의 형식, 전송 속도, 오류 처리 방식을 정의한다. 대표적인 프로토콜로는 TCP/IP, HTTP, FTP, DNS 등이 있다. 각 프로토콜은 특정 계층에서 동작하며, 상호 간의 통신을 원활하게 한다.

TCP/IP

TCP/IP는 인터넷 프로토콜으로, 네트워크 상에서 데이터를 전송하기 위한 표준 프로토콜이다. TCP(Transmission Control Protocol)는 데이터의 신뢰성과 순서를 보장하는 역할을 하고, IP(Internet Protocol)는 데이터가 목적지까지 올바르게 전달되도록 주소를 지정하고 경로를 설정하는 역할을 한다. TCP/IP는 네트워크 통신의 기본을 이루며, 전 세계적으로 사용되고 있다.

OSI 7 Layer

OSI 7 계층은 네트워크 통신 과정을 체계적으로 나눈 모델이다. 각각의 계층은 특정한 기능을 담당하며, 아래와 같이 구성되어 있다.

1. 물리 계층 (Physical Layer): 전기 신호, 광 신호, 물리적 연결 등을 담당한다.
2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer): 프레임 생성, 오류 검출 및 수정, MAC 주소를 사용한 데이터 전송을 담당한다.
3. 네트워크 계층 (Network Layer): 패킷 전송, 라우팅, IP 주소를 사용한 경로 설정을 담당한다.
4. 전송 계층 (Transport Layer): 데이터 전송의 신뢰성과 흐름 제어를 담당한다. TCP, UDP와 같은 프로토콜이 포함된다.
5. 세션 계층 (Session Layer): 통신 세션의 생성, 관리, 종료를 담당한다.
6. 표현 계층 (Presentation Layer): 데이터의 인코딩, 디코딩, 암호화, 복호화를 담당한다.
7. 응용 계층 (Application Layer): 사용자와 직접 상호작용하며, 웹 브라우저, 이메일 클라이언트 등과 같은 응용 프로그램에 서비스를 제공한다.

OSI 7 Layer, TCP/IP처럼 프로토콜을 계층화하는 이유

프로토콜을 계층화하는 이유는 복잡한 네트워크 통신을 분리하여 관리와 이해를 용이하게 하기 위함이다. 계층화는 각 계층이 독립적으로 동작할 수 있도록 하여 유지보수와 문제 해결을 간단하게 하고, 상호운용성을 향상시킨다. 또한 새로운 기술이나 프로토콜을 도입할 때 다른 계층에 영향을 최소화할 수 있다.

캡슐화와 비캡슐화

캡슐화는 데이터에 헤더와 트레일러를 추가하여 다음 계층으로 전달하는 과정이다. 예를 들어, 응용 계층에서 생성된 데이터는 각 계층을 거치며 헤더가 추가되고, 물리 계층에서 최종적으로 전송된다. 비캡슐화는 이 과정을 반대로 수행하여 데이터를 원래의 형태로 복원하는 과정이다. 수신 측에서 데이터가 각 계층을 거치며 헤더와 트레일러가 제거된다.

NIC와 리피터

 NIC(Network Interface Card)는 컴퓨터를 네트워크에 연결하는 하드웨어 장치이다. 데이터의 전송 및 수신, MAC 주소 관리를 담당하며, 유선 및 무선 네트워크 연결을 지원한다. 리피터(Repeater)는 약해진 신호를 증폭하여 더 먼 거리로 전달할 수 있도록 돕는 장치이다. 물리 계층에서 동작하며, 신호의 재생만 수행하고 데이터 내용에는 관여하지 않는다.

브리지

브리지는 네트워크의 두 세그먼트를 연결하여 데이터를 전달하는 장치이다. 데이터 링크 계층에서 동작하며, MAC 주소를 기반으로 데이터를 필터링하거나 전달한다. 브리지는 서로 다른 네트워크 세그먼트를 연결하여 충돌 도메인을 분리하고, 네트워크 성능을 향상시킨다.

L2 스위치

L2 스위치는 데이터 링크 계층에서 동작하며, MAC 주소 테이블을 기반으로 프레임을 전달한다. 네트워크 세그먼트를 연결하여 충돌 도메인을 분리하고, 네트워크 효율을 높인다. VLAN을 지원하여 논리적인 네트워크 구분도 가능하다.

라우터

라우터는 네트워크 계층에서 동작하며, IP 주소를 기반으로 패킷을 전달하는 장치이다. 라우팅 테이블을 사용하여 최적의 경로를 계산하고, 서로 다른 네트워크 간의 데이터 통신을 가능하게 한다. 라우터는 LAN과 WAN 간의 연결에도 사용된다.

L3 스위치

L3 스위치는 네트워크 계층에서 동작하며, 스위칭과 라우팅 기능을 결합한 장치이다. 고속의 라우팅을 지원하며, VLAN 간 통신과 같은 복잡한 네트워크 요구사항을 처리할 수 있다. L2 스위치보다 더 고급의 네트워크 관리를 가능하게 한다.

L7 스위치

L7 스위치는 응용 계층에서 동작하며, 데이터의 내용이나 요청의 유형을 기반으로 트래픽을 처리한다. 로드 밸런싱, 트래픽 필터링, 콘텐츠 기반 라우팅 등을 지원하여 고급 네트워크 서비스를 제공한다. 주로 웹 애플리케이션 서버 앞에서 사용된다.

LAN과 WAN

LAN(Local Area Network)은 가까운 거리 내에서 구성된 네트워크로, 가정, 사무실, 학교 등에서 사용된다. 빠르고 안정적인 연결을 제공하며, 보통 이더넷 기술을 사용한다. WAN(Wide Area Network)은 넓은 지리적 영역에 걸친 네트워크로, 인터넷이 가장 대표적인 예이다. WAN은 다양한 네트워크 기술과 프로토콜을 사용하여 전 세계를 연결한다.