CHAPTER 02 - 네트워크 기초 활용하기(1)

2024년도 수제비 실기책(6판) 내용 

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1. 네트워크 계층 구조 파악

1) 네트워크(Network) 개념

• 원하는 정보를 원하는 수신자 또는 기기에 정확하게 전송하기 위한 기반 인프라

2) OSI 7계층(Open System Interconnection)

• 국제 표준화 기구인 ISO(International Standardization Organization)에서 개발한 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 개방형 시스템 상호 연결 모델
• 각 계층은 서로 독립적으로 구성되어 있고, 각 계층은 하위 계층의 기능을 이용하여 상위 계층에 기능을 제공함
• 1계층인 물리 계층부터 7계층인 애플리케이션 계층으로 정의되어 있음
• 계층을 지날 때마다 헤더(Header)가 붙는데, 해당 계층의 기능과 관련된 제어 정보가 포함되어있음
• 제어 정보들은 모두 운영체제가 제공하는 프로토콜에 의해 송신 측에서는 계층을 지날 때마다 덧붙여서 추가되고 수신 측에서는 계층을 지날 때마다 제거

계층 이름	설명	프로토콜	전송단위	장비
응용 계층 (Application Layer)	사용자와 네트워크 간 응용서비스 연결, 데이터 생성	HTTP FTP	데이터 (Data)	호스트 (PC 등)
표현 계층 (Presentation Layer)	데이터 형식 설정, 부호교환, 암/복호화, 압축	JPEG MPEG
세션 계층 (Session Layer)	송수신 간의 논리적 연결 연결 접속, 동기제어	RPC NetBIOS
전송 계층 (Tranport Layer)	송수신 프로세스 간의 연결 신뢰성 있는 통신 보장 데이터 분할, 재조립, 흐름 제어, 오류 제어, 혼잡 제어	TCP UDP	세그먼트 (Segment)	L4 스위치
네트워크 계층 (Network Layer)	단말기 간 데이터 전송을 위한 최적화된 경로 제공	IP ICMP	패킷 (Packet)	라우터
데이터 링크 계층 (Data Link Layer)	인접 시스템 간 데이터 전송, 전송 오류 제어 동기화, 오류 제어, 흐름 제어, 회선 제어	HDLC PPP	프레임 (Frame)	브리지 스위치
물리 계층 (Physical Layer)	0과 1의 비트 정보를 회선에 보내기 위한 전기적 신호로 변환	RS-232C	비트 (Bit)	허브 리피터

3) 통신망

(1) 근거리 통신망(LAN; Local Area Network)

 

• 전송 거리가 짧은 학교, 연구소, 병원 등의 건물 내부에서 사용하는 통신망

(2) 무선랜 통신망(WLAN; Wireless Local Area Network)

 

• 유선 LAN과 무선 단말 사이를 무선주파수를 이용하여 전송하는 네트워크
• IEEE 802.11은 흔히 무선랜, 와이파이(Wi-Fi)라고 부르는 무선 근거리 통신망을 위한 컴퓨터 무선 네트워크에 사용되는 기술로 IEEE의 LAN/MAN 표준위원회의 11번째 워킹 그룹에서 개발된 표준 기술
• 802.11i는 무선랜의 보안 기능 향상을 위한 표준 기술

(3) 원거리 통신망(WAN; Wide Area Network)(전회패)

 

• 국가망 또는 각 국가의 공중통신망을 상호 접속시키는 국제정보통신망으로 설계 및 구축, 운용되는 네트워크
• 공중통신망 사업자가 구축하고, 일반 대중 가입자들에게 보편적인 정보통신 서비스를 제공
• 거리에 제약이 없으나 다양한 경로를 지나 정보가 전달되므로 LAN보다 속도가 느리고 에러율도 높음
• 원거리 통신망 연결 기술에는 전용 회선 방식, 회선 교환 방식, 패킷 교환 방식이 있음

연결 기술	설명
전용 회선 방식 (Dedicated Line)	통신 사업자가 사전에 계약을 체결한 송신자와 수신자끼리만 데이터를 교환하는 방식 점대점 프로토콜(PPP), HDLC, SDLC, HNAS 프로토콜에 쓰임
회선 교환 방식 (Circuit Switching)	물리적 전용선을 활용하여 데이터 전달 경로가 정해진 후 동일 경로로만 전달 되는 방식 데이터를 동시에 전송할 수 있는 양을 의미하는 대역폭이 고정되고 안정적인 전송률을 확보할 수 있음
패킷 교환 방식 (Packet Switching)	전체 메세지를 각 노드가 수용할 수 있는 크기(패킷)로 잘라서 보내는 방식 X.25, 프레임 릴레이 프로토콜에 쓰임

* 패킷(Packet) : 정보를 일정한 크기로 분할한 뒤 각각의 데이터에 송수신 주소 및 부가 정보를 입력한 데이터 전송 단위

 

(4) 전송 매체 접속 제어(MAC; Media Access Control)

구분	설명
CSMA/CD(Carrier Sense Muliple Access with Collision Detection; 반송파 감지 다중 접속 / 충돌탐지)	IEEE 802.3 유선 LAN의 반이중 방식(Half Duplex)에서 사용하는 방식으로 각 단말이 신호 전송 전에 현재 채널이 사용 중인지 체크하여 사용하지 않을 때 전송하는 전송매체 접속제어(MAC) 방식
CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance;  반송파 감지 다중 접속 / 충돌회피)	IEEE 802.11 무선 LAN의 반이중 방식에서 사용하는 방식으로 데이터 전송 시, 매체가 비어있음을 확인한 뒤 충돌을 회피하기 위해서 임의 시간을 기다린 후 데이터를 전송하는 방식

4) 네트워크 장비

(1) 1계층 장비

장비	설명
허브(Hub)	여러 대의 컴퓨터를 연결하여 네트워크로 보내거나, 하나의 네트워크로 수신된 정보를 여러 대의 컴퓨터로 송신하기 위한 장비
리피터(Repeater)	디지털 신호를 증폭시켜주는 역할을 하여 신호가 약해지지 않고 컴퓨터로 수신되도록 하는 장비

 

(2) 2계층 장비

장비	설명
브리지 (Bridge)	- 두 개의 근거리통신망(LAN)을 서로 연결해 주는 통신망 연결 장치 - 리피터처럼 단순 신호 증폭뿐 아니라 네트워크 분할을 통해 트래픽을 감소시키는 역할 수행
L2 스위치 (L2 Switch)	- 느린 전송속도의 브리지, 허브의 단점을 개선하기 위해서 출발지에서 들어온 프레임(Frame)을 목적지 MAC 주소 기반으로 빠르게 전속시키는 데이터 링크 계층의 통신장치 - L2 스위치는 종류에 따라 3가지 방식 중 하나를 사용하며, L2, L3, L4 스위치는 OSI 중 어떤 계층에서 수행되는 가에 따라 구분함 * Store and Forwarding : 데이터를 전부 받은 후 다음 처리를 하는 방식 * Cut Through : 데이터의 목적지 주소만 확인 후 바로 전송 처리하는 방식 * Fragment Free : 프레임의 앞 64바이트만을 읽어 에러를 처리하고 목적지 포트로 전송하는 방식
NIC (Network Interface Card)	- 외부 네트워크와 접속하여 가장 빠른 속도로 데이터를 주고받을 수 있게 컴퓨터 내에 설치되는 장치 - 이더넷카드(LAN 카드) or 네트워크 어댑터 라고함
스위칭 허브 (Switching Hub)	- 스위치 기능을 가진 허브 - 사용되는 대부분의 허브가 스위칭 허브

 

[1] 스위치 장비의 주요 기술요소

기술요소	설명
VLAN (Virual Local Area Network)	물리적 배치와 상관없이 논리적으로 LAN을 구성하여 Broadcast Domain을 구분할 수 있게 해주는 기술로 접속된 장비들의 성능향상 및 보안성 증대 효과가 있음
STP (Spanning  Tree Protocol)	2개 이상의 스위치가 여러 경도로 연결될 때, 무한 루프 현상을 막기 위해서 우선순위에 따라 1개의 경로로만 통신하도록 하는 프로토콜

 

(3) 3계층 장비

장비	설명
라우터 (Router)	- LAN과 LAN을 연결하거나 LAN과 WAN을 연결하기 위한 인터넷 네트워킹 장비 - 패킷의 위치를 추출하여 그 위치에 대한 최적의 경로를 지정하며 이 경로를 따라 데이터 패킷을 다음 장치로 전송시키는 장비 - 라우팅 프로토콜은 경로 설정을 하여 원하는 목적지까지 지정된 데이터가 안전하게 전달되도록 함
게이트웨이 (Gateway)	- 프로토콜을 서로 다른 통신망에 접속할 수 있게 해주는 장치 - 현재 위치한 네트워크에서 다른 네트워크에 데이터를 보내거나 다른 네트워크로부터 데이터를 받아들이는 출입구 역할
L3 스위치 (L3 Switch)	- 3계층에서 네트워크 단위들을 연결하는 통신 장비 - IP 레이어에서의 스위칭을 수행하여 외부로 전송 - 라우터처럼 최적 경로를 설정해서 데이터 패킷을 전송하므로 라우터와의 경계가 모호
유무선 인터넷 공유기	외부로부터 들어오는 인터넷 라인을 연결하여 유선으로 여러 대의 기계를 연결하거나 무선 신호로 송출하면서 여러 대의 컴퓨터가 하나의 인터넷 라인을 공유할 수 있도록 하는 네트워크 장비
망(백본) 스위칭 허브	- 광역 네트워크를 커버하는 스위칭 허브 - 예를 들어 경남권 스위칭, 부산권 스위칭 등 대단위 지역을 커버함

 

(4) 4계층 장비

 

[1] L4 스위치(L4 Switch)

 

• 4계층에서 네트워크 단위들을 연결하는 통신 장비
• TCP/UDP 등 스위칭 수행
• 서버나 네트워크의 트래픽을 로드밸런싱(Load Balancing) 하는 스위치
• 4계층 정보인 TCP/UDP 포트번호를 분석하여 포워딩을 결정하고 QoS와 GLB / SLB 기능을 제공하는 스위치

** 로드밸런싱 : 네트워크 또는 서버에 가해지는 부하(Load)를 분산시켜 처리해주는 기법

** QoS(Quality of Service) : 네트워크상에 흐르는 데이터의 중요도를 분류하여 우선순위를 정하여, 데이터 전송에 특정 수준의 성능을 보장하기 위한 기술

** SLB(Server Load Balancing) : 서버의 부하를 분산시켜 주는 기법

** GLB(Gateway Load Balancing) : 게이트웨이의 부하를 분산시켜 주는 기법