네트워크 기초 지식

컴퓨터 네트워크란?

•  컴퓨터 네트워크 : 컴퓨터와 컴퓨터를 통신망으로 연결한 것 → 컴퓨터 간의 통신 및 데이터 교환을 가능하게 한다. 

 

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컴퓨터 네트워크는 어떻게 작동하나요?

 

 

• 프로토콜(Protocol) : 데이터 통신을 원활하게 하기 위해 필요한 통신 규칙(프로토콜의 기본 요소: 무엇을/어떻게/언제) → 네트워크를 통해 데이터가 전송/수신되는 방식을 제어한다. (ex TCP/IP, HTTP 및 FTP)

• 노드(Node) : 컴퓨터 네트워크에 연결된 장치  (ex 컴퓨터, 서버, 프린터, 라우터, 스위치 등)
• IP주소: 네트워크의 모든 장치에 할당되는 고유한 숫자 식별자(논리 주소). 즉, 시스템의 네트워크 주소  
• 호스트(Host) : 고유 IP 주소를 가진 노드 
• MAC주소: 각 호스트에 할당되는 고유한 식별자 (물리적 주소)
• 링크(Link) : 노드와 노드를 연결하는 통로
• 홉(Hop) : 거리의 단위 (보통 한 링크를 이동하면, 1홉)
• 경로(path) : 네트워크 상의 두 노드 간의 이동 경로
• 토폴로지: 네트워크에 있는 노드의 물리적, 논리적 배열 (ex 버스, 스타, 링, 메시 및 트리)
• DNS : 사람이 읽을 수 있는 도메인 이름(ex: www.google.com)을 컴퓨터가 이해할 수 있는 IP주소로 변환하는 데 사용되는 프로토콜
• 포트(Port) : 데이터를 주고받을 수 있는 논리적 채널. 모든 호스트에는 여러 애플리케이션이 실행될 수 있으며, 각 애플리케이션은 실행 중인 포트 번호를 사용하여 식별된다. 
• 소켓 : IP주소와 포트 번호의 고유한 조합 

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• 컴퓨터 네트워크의 유형
  • LAN (근거리 통신망) : 소규모 지역(사무실, 집)을 포괄하는 네트워크
  • WAN (광역 통신망) : 넓은 영역을 포괄하는 네트워크. (도시와 도시, 국가와 국가를 연결)  LAN을 서로 연결하는 데 사용.

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OSI 모델

• OSI 모델 ( OSI 7계층 참조 모델 )
  
  • 7개의 계층 구조를 갖는 개방형 시스템
  • 통신 프로토콜의 표준과 각 계층의 기능을 지정하는 참조 모델 (표준화와 관련된 기본 골격)
  • 전문적인 네트워크 기능을 수행하기 위해 함께 작동하는 7개의 계층으로 나누어져 있어 네트워킹에 대한 체계적인 접근이 가능

*OSI : 개방형 시스템 간의 상호 연결 

*개방형 시스템: 데이터 통신을 수행하는 시스템 → 서로 특성이 다른 시스템 간에 데이터 전송이 가능하게 한다.

 

1.  물리 계층 : 한 노드에서 다른 노드로 개별 비트를 전송
2.  데이터링크 계층 : 노드 간 메시지 전달. 한 노드에서 다른 노드로의 데이터 전송에 오류가 없는지 확인. 패킷이 네트워크에 도착하면 MAC주소를 이용하여 호스트에 패킷을 전송.      
   • 두개의 하위 계층으로 나뉜다. 
     •  논리 링크 제어 (LLC)
     •  미디어 엑세스 제어 (MAC)
   • 주기능
     •  프레이밍
     •  물리적 주소( MAC주소) 지정
     •  오류 제어 : 손상되거나 손실된 프레임을 감지하고 재전송
     •  흐름 제어
     •  엑세스 제어
3.  네트워크 계층 : 한 호스트에서 다른 네트워크에 있는 다른 호스트로 데이터를 전송     
   • 주기능
     •  라우팅 : 어떤 경로가 적합한지 결정
     •  논리적 주소 지정
4.  전송 계층 : 네트워크 계층에서 서비스를 가져와  응용 계층에 서비스를 제공        
   • 주기능
     •  분할 및 재조립: 세션 계층의 메시지를 받아들이고 메시지를 더 작은 단위로 나눈다. 생성된 각 세그먼트(전송 계층의 데이터)에는 연관된 헤더가 있다. 
     •  서비스 지점 주소 지정 : 메시지를 올바른 프로세스에 전달하기 위해, 전송 계층 헤더에 서비스 지점 주소가 포함된다. 
5.  세션 계층 : 세션 유지 및 인증을 담당하고 보안도 보장  
   •  ex 메신저 애플리케이션을 통해 메시지를 보내려한다. (여기서 "메신저"는 응용 계층 역할을 한다.) 이 메시지(데이터)는 전송될 수 있도록 압축, 암호화 및 비트(0과 1)로 변환된다.       
   •  주 기능
     •  세션 설정, 유지 및 종료 : 계층을 통해 두 프로세스가 연결을 설정, 사용 및 종료
     •  동기화
     •  대화 컨트롤러
6.  표현 계층 :  응용 계층의 데이터가 추출되어, 전송하는 데 필요한 형식에 따라 데이터 형식이 변환된다.
   •  주기능
     •  번역
     •  암호화/복호화: 데이터를 암호화, 암호화된 데이터를 해독
     •  압축 : 네트워크에서 전송해야 하는 비트 수를 줄인다.
7.  응용 계층 : 응용 프로그램 서비스가 네트워크에 액세스하고 수신된 정보를 사용자에게 표시하는 창 역할을 한다. 
   •  주 기능
     •  네트워크 가상 터미널
     •  FTAM
     •  이메일 서비스
     •  디렉토리 서비스 : 글로벌 정보에 대한 액세스를 제공    

OSI 모델

 

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TCP/IP 모델

• 전송제어 프로토콜(TCP) /인터넷 프로토콜(IP)
  • IP는 메일의 목적지(메일을 보낼 곳)를 찾아주고, TCP는 메일을 보내고 받는 일을 한다. 
• TCP/IP
  • 주요 업무: 컴퓨터의 데이터를 한 장치에서 다른 장치로 전송한다. (데이터 송수신) 발신자(Sender)가 보낸 것과 동일한 정보를 수신할 수 있도록 데이터를 신뢰할 수 있게 정확하게 만든다. 

 

• TCP/IP 모델
  • TCP/IP 프로토콜을 사용하는 네트워크의 대표적인 모델
  • 어떻게 작동하나요?
    • TCP/IP모델을 사용하여 인터넷을 통해 무언가를 보내려 할 때마다, TCP/IP모델은 송신자(Sender) 측에서 데이터를 패킷으로 나누고 수신자 측에서는 동일한 패킷을 다시 결합하여 동일한 데이터를 구성해야 한다. (→데이터의 정확성 유지)
    • 4개(또는 5개)의 계층 구조: TCP/IP모델은 데이터를 4계층 절차로 나눈다. 

 

1. 물리 계층 : 데이터를 생성하고 연결을 요청
2. 데이터링크 계층(MAC) : 패킷의 네트워크 프로토콜 유형이 식별된다. 
3. 네트워크/인터넷 계층(IP) : 데이터의 논리적 전송을 담당하는 프로토콜을 정의 
   • 이 계층에 있는 주요 프로토콜: IP(인터넷 프로토콜), ICMP(인터넷제어메시지 프로토콜), ARP(주소확인 프로토콜)
   • ex) 친구에게 이메일을 보낼 때 [보내기]버튼을 클릭하면, 이메일(데이터)이 더 작은 데이터 패킷으로 분할된 다음, 라우팅을 위해 인터넷 계층으로 전송된다. 인터넷 계층은 각 패킷에 IP주소를 할당하고 라우팅 테이블을 사용하여 패킷이 목적지에 도달하는 데 가장 적합한 경로를 결정한다. 모든 패킷이 전달되면 친구의 컴퓨터는 패킷을 원래 이메일 메시지로 다시 조합할 수 있다. 
4. 전송 계층 (TCP/UDP) : 데이터 수신을 확인, 교환하고 누락된 패킷을 재전송하여 패킷이 오류없이 순서대로 도착하는지 확인 
5. 응용 계층: 오류없는 데이터 전달을 담당 →데이터의 복잡성으로부터 상위 계층 애플리케이션을 보호
   • 이 계층에 있는 주요 프로토콜 : HTTP 및 HTTPS(HTTP와 SSL(보안인증서)을 결합) , SSH, NTP

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OSI모델과 TCP/IP모델의 비교

 

• OSI모델과 TCP/IP모델의 차이점

TCP/IP모델	OSI모델
TCP는 전송제어프로토콜을 나타낸다.	OSI는 개방형시스템 상호연결을 나타낸다.
응용계층 자체에서 세션과 표현계층을 모두 사용	다양한 세션 및 표현계층을 사용한다.
연결없는 수평적 접근 방식을 따른다.	수직적 접근 방식을 따른다.
전송계층이 패킷 전달을 보장하지 않는다.	전송계층이 패킷 전달을 보장한다.
프로토콜을 쉽게 교체할 수 없다.	프로토콜이 더 잘 다루어지며 기술 변화로 쉽게 교체할 수 있다.
네트워크 계층이 비연결(IP)서비스만 제공한다.(전송계층(TCP)은 연결을 제공)	네트워크 계층이 비연결 및 연결 지향 서비스를 제공한다.