컴퓨터 네트워크

 

1. 컴퓨터 네트워크란?

네트워크는 Net + Work 의 합성어로써 컴퓨터들이 통신 기술을 이용하여 그물망처럼 연결된 통신 이용 형태를 의미한다. 즉  "두 대 이상의 컴퓨터들을 연결하고 서로 통신(이야기)할 수 있는 것" 을 말한다.

2.컴퓨터 네트워크에서 데이터를 전송하는 방식

일반적인 방법으로는 TCP/IP 프로토콜을 사용하는 것이다 .TCP/IP는 데이터를 작은 패킷으로 나누고 각 패킷에 주소를 지정한다. 패킷들은 네트워크를 통해 목적지까지 전송되고 목적지에서는 패킷들이 다시 조합되어 원본 데이터가 복원된다.

 

 

-  url과 uri의 차이

URL은 Uniform Resource Locator, 네트워크상에서 통합 자원(리소스)의 “위치”를 나타내기 위한 규약이다 .자원 식별자와  위치를 동시에 알려준다.

 url :식별자와 위치

uri: 식별자uri가 좀 더 포괄적인 개념이다.

  "URI는 리소스를 식별하는 일반적인 용어이며, URL은 URI의 한 형태로, 리소스의 위치를 구체적으로 지정하는 역할을 합니다. 예를 들어, https://www.example.com/index.html은 URL로서 프로토콜, 호스트, 경로 등을 포함하여 특정 리소스의 위치를 정확히 나타내고 있습니다."

 

3.프로토콜

프로토콜은 컴퓨터나 장치들이 서로 통신하기 위해 정해진 규칙과 규약의 모음이다. 이런 규칙들은 데이터의 형식 ,전송방법,오류 처리 방법 등을 정의한다. 

프로토콜은 네트워크에서 데이터를 보내고 받는 과정을 표준화해 컴퓨터나 장치들이 서로 원활하게 소통할 수 있게 도와준다.  또한 데이터 전송의 안정성,보안성,효율성을 유지하기 위해 사용된다.

 

4.OSI 7 Layer

네트워크 통신 과정을 7개의 계층으로 보통 나눠서 설명한다.

 

1. 물리 계층 :데이터를 전기적 신호로 변환하고 전송하는 역할을 담당한다. 케이블,허브 등의 기기가 여기해 해당한다.

2. 데이터 링크 계층:에러 검출과 흐름 제어를 담당하며 오류없이 데이터를 안정적으로 전달하도록 돕는다. 

3.네트워크 계층 : 데이터의 경로설정과 라우팅을 담당한다. IP 주소와 라우터가 여기에 해당하낟.

4.전송 계층: 데이터의 전송을 관리하고,신뢰성 있는 통신을 제공한다. TCP나 UDP 프로토콜이 여기해 해당된다.

5.세션 계층: 데이터 교환을 관리하고동기화를 담당해. 세션의 설정, 유지, 종료 등을 다루며,api나 소켓 인터페이스가 여기에 해당한다.

6. 표현 계층: 데이터의 형식을 변환하고 압축,암호화,해독 등의 데이터 표현과 변환을 담당한다.

7. 응용 계층: 최종 사용자가 직접 상호작용하는 계층으로 웹 브라우저,이메일 프로그램,파일 전송 프로그램 등이 여기에 해당한다.

 

5.TCP/IP

TCP/IP는 네트워크 통신을 위한 프로토콜 스택이다 .

 

1. TCP(Transmission Control Protocol): 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하는 프로토콜이다 데이터가 손실되거나 손상되지 않도록 하며 패킷의 순서를 정렬하고 재전송하는 기능을 제공한다.

 

IP:패킷의 경로 설정과 데이터의 주소 지정을 담당하는 프로토콜이다 데이터가 올바른 목적지로 전달될 수 있도록하는 역할을 한다.

 

TCP/IP 프로토콜 스택은 여러 계층으로 구성된다. TCP는 전송 계층에서 작동하고 IP는 네트워크 계층에서 작동한다.  그리고 둘은 함계 동작한다. 

 TCP/IP는 OSI 모델의 네트워크 계층과 전송 계층에 해당하는 기능을 포함하고 있다. 데이터의 전송과 주소 지정,라우팅 등을 담당하면서 신뢰성 있는 통신을 제공한다.

 

 

6. OSI 7 Layer, TCP/IP처럼 프로토콜을 계층화하는 이유

1. 모듈화와 단순화 : 계층화는 복잡한 통신과정을 각각의 단계로 나눠 모듈화시킴으로써 각 계층이 특정한 역할과 기능을 수행하도록 돕는다.

2.상호 운용성: 각 계층은 명확한 인터페이스를 통해 상위 계층이 하위 계층을 이해하지 않아도 통신이 가능하도록 한다. 이렇게 하면 서로 다른 제조사나 시스템에서도 동일한 프로토콜을 이용해 상호 운용성을 유지할 수 있다.

3. 유지보수와 업그레이드 용이성: 각 계층이 독립적으로 작동하고 있기 때문에 한 계층에서의 변경이 다른 계층에 영향을 미치지 않으면서 유지보수와 업그레이드를 할 수 있다 그리하여 시스템을 개선하거나 새로운 기술을 적용하는데 도움이 된다.

4.효율성과 최적화: 각 계층은 특정한 기능에 집중함으로써 전체 시스템의 효율성을 높이고 최적화할 수 있어 좀 더 나은 네트워크 환경을 조성하는데 도움이 된다.

 

7. 컴퓨터 네트워크에서 캡슐화와 비캡슐화

1. 캡슐화 : 이 과정은 데이터를 전송하기 위해 데이터의 헤더나 트레일러와 같은 제어정보를 추가하는 과정을 말한다. 데이터는 상위 계층에서 하위 계층으로 전달될 때마다 각 계층에서 해당하는 헤더나 트레일러가 추가되는데 그렇게 함으로써 데이터에 필요한 제어 정보가 추가되고 각 계층에서의 처리와 전송이 가능하게 된다

 

2. 비캡슐화: 반대로 데이터가 수신측에서 전송되어 올때는 각 계층에서 추가된 헤더나 트레일러가 제거되는 과정이 이루어져야 된다. 데이터가 순시되면 각 계층에서 해당하는 헤더나 트레일러가 제거되어 최종적으로 응용계층에서 원본 데이터가 추출되고 사용 가능해진다.

 

8.NIC,리피터,리피터 허브

1. NIC: 컴퓨터나 기타 장치가 네트워크에 연결되고 데이터를 주고받을 수 있게 해주는 하드웨어 장치다. 주로 이더넷 카드나 무선 네트워크 어댑터 형태로나온다. 컴퓨터의 네트워크 연결을 담당하고 데이터를 전송하고 받는 역할을 수행한다

2. 리피터:리피터는 네트워크에서 신호의 강도를 증폭시켜 장비 간의 연결을 확장하는 역할을 한다. 신호가 약해져서 전달이 어려운 경우에 신호를 강화하여 더 멀리까지 전달할 수 있도록 도와준다.

3.리피터 허브 : 여러 기기들을 연결하여 네트워크를 형성하는 장치이며 네트워크에 연결된 기기들 사이에서 데이터를 전달하는 역할을 한다. 데이터를 받은 포트를 제외한 모든 포트로 데이터를 중계하는 방식을 사용한다.

 

 

9.브리지

브리지는 네트워크에서 데이터 전송을 관리하고 네트워크를 분리하는 장치이다. 주로 두개 이상의 네트워크를 연결하고 이를 통해 트래픽이 나뉘도록 도와주는 역할을 한다. 브리지는 MAC주소를 기반으로 데이터 프레임을 필터링하고 전달하는데  이를 통해두 개의 네트워크를 분리하면서 효율적인 데이터 전송을 지원한다. 이는 브로드캐스트 도메인을 분리하여 네트워크 혼잡을 줄이고, 성능을 최적화하는 데 도움이 된다.

 

10.L2 스위치

L2 스위치는 네트워크 장비 중 하나로, 데이터 링크 계층에서 작동하는 장비이다. 이 스위치는 MAC 주소를 기반으로 데이터 프레임을 전달하는 데 사용된다. 주로 로컬 영역 네트워크에서 사용된다.

L2 스위치는 여러 개의 포트를 가지고 있고 각 포트는 개별적인 기기에 연결된다. 이 스위치는 데이터 프레임을 받으면 해당 프레임의 MAC 주소를 확인하고 이정보를 바탕으로 목적지 기기가 어느 포트에 연결돼 있는지 결정해 프레임을 전송한다. 이는 네트워크 트래픽을 효율적으로 관리하고 목적지로 데이터를 빠르게 전달함으로써 성능을 최적화하는 데 도움이 된다. 또한 스위칭 테이블을 사용하여 각 포트에 연결된 기기들의 MAC 주소를 기록하고 관리한다.

 

11. 라우터

라우터는 네트워크에서 데이터 패킷을 전달하는 데 사용되는 장치이다. 이는 여러 네트워크 간에 데이터를 전송하고 경로를 결정하는 역할을 한다. 라우터는 패킷을 받으며 패킷을 목적지 IP 주소를 분석하고 그 정보를 기반으로 최적의 경로를 선택하여 패킷을 전달한다. 이를 위해 라우터는 라우팅 테이블이라는 내부 테이블을 사용해 목적지 주소와 연결된 다양한 경로 정보를 저장하고 관리한다. 이 경로 정보를 토대로 패킷을 다른 네트워크나 서브넷으로 전송함으로써 목적지까지 데이터를 라우팅해준다. 

 

12. L3 스위치

L3 스위치는 네트워크 장비 중 하나로 네트워크에서 데이터를 전달하는 데 사용된다. 이는 주로 IP 주소를 기반으로 데이터를 전송하고 네트워크 간의 라우팅을 담당한다.

L3 스위치는 L2 스위치와는 다르게 IP주소를 기반으로 패킷을 처리하며 데이터 링크 계층보다 높은 네트워크 계층에서 작동한다. 이는 IP패킷을 받으면 IP 주소를 분석하고 라우팅 테이블을 참고하여 최적의 경로를 선택하여 데이터를 전달한다. 

일반적을 L3스위티는 라우터와 유사한 역할을 수행하지만 하드웨어적으로 더 빠르고 효율적으로 동작할 수 있도록 설계된다. 또한 네트워크 트래픽을 더 효율적으로 관리하고 네트워크 성능을 최적화하는데 더움이 되며 대규모 네트워크 환경에서 중요한 역할을 한다.

 

13. L7 스위치

L7 스위치는 OSI 모델의 최상위 계층인 응용 계층에서 동작하는 로드 밸런싱 장치를 의미한다.

Layer 7 load balancer는 요청된 데이터의 내용을 분석하여 트래픽을 분배하는 장치로 일반적으로 웹 트래픽에서 사용된다. 이  장치는 http 또는 hppts 트래픽에서의 세션 정보 쿠키 헤더 url등의 정보를 확인하여 각각의 요청을 서버풀 중 가장 적합한 서버로 분배한다.

이렇게 상위 계층의  정보를 이용해 로드 밸런싱을 수행하는 것은 서버에게 더 많은 제어와 유연성을 제공한다.

 

 

14. LAN과 WAN

 

LAN : 작은  지리적 영역 내에서 컴퓨터 장치 또는 리소스들을 연결하는 네트워크를 가리킨다. 보통 가정 사무실 학교 등 제한돈 지역 내에서 사용되며 LAN은 이더넷 또는 WI-FI와 같은 기술을 사용하여 컴퓨터및 장치간의 데이터 공유 프린팅 파일 공유 등을 가능하게 합니다

WAN: WAN은 LAN보다 훨씬 더 넓은 지리적 영역을 커버하는 네트워크이다. 인터넷 전화 회선,위성 연결 등을 통해 지리적으로 떨어진 지역들을 연결하는데 사용된다.

 

LAN은 보통 속도가 빠르고 안정적이지만 한정된 지역 내에서만 유용하며 WAN은 보다 넓은 영역을 커버할 수 있지만 LAN보다 속도가 느리고 설정이 더 복잡할 수 있다