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네트워크 기초 : 7계층, 프로토콜, IP

읽히는 블로그 2024. 5. 19. 19:43

▤ 목차

     

     

     

    ✔ 근거리 통신망, 무선랜 통신망, 원거리 통신망

    ⌨ 근거리 통신망(LAN)

    전송망 구성 형태

    • 버스형
    • 트리형
    • 링형
    • 매시(Mesh)형
    • 성형

     

    💻 무선랜 통신망(WLAN)

    무선랜 통신망은 유선 LAN과 무선 단말 사이를 무선 주파수를 이용해 전송하는 네트워크

     

    👏 WI-FI

    IEEE802.11

    무선 근거리 통신망을 위한 컴퓨터 무선 네트워크에 사용되는 기술이다.

    IEEE 의 표준위원회의 11번째 워킹 그룹에서 개발된 표준 기술이다.

      24GHz 5GHz
    개념
    - 가장 기본적인 주파수, 모든 기기에서 호환된다.

    -해당 대역을 사용하는 기기가 주변에 없고, 장애물이 많은 경우, 2.4GHz 대역을 사용하는 것이 유리

    		 - 포화 상태인 2.4GHz 대역을 피하기 위해 나온 주파수
    - 802.11ac는 5GHz 대역만 지원한다.
    장점 🔸 장애물(벽)이 많은 곳에서 안정적이다
    🔸 먼 거리로 신호를 보낼 수 있다.
    (=커버리지가 넓다)    		 🔸최대 속도가 높다.
    🔸2.4GHz와 주파수 자체가 다르기에 주파수 간섭이 거의 없다.
    🔸쾌적한 통신이 가능하다.
    단점 🔹해당 주파수 자체가 포화상태이기에
    같은 대역을 사용하는 주변 기기에 의해
    주파수 간섭 받을 확률이 높다
    🔹해당 블루투스와 와이파이를 같이 사용하는 경우
    오작동 할 수 있다.    		 🔹주파수가 높아 2.4GHz에 비해
    신호를 멀리 보내지 못한다.
    🔹주파수의 회절성이 낮아 장애물 통과 시 신호가 급속히 감소한다.
    🔹장애물이 많은 경우 2.4GHz보다 불안정적이다.

     

     

    ⌨ 원거리 통신망(WAN)

    • 넓은 지리적 거리, 장소를 넘나드는 네트워크이다.
    • LAN보다 속도가 느리고 에러율도 높다.

    연결 기술

    • 전용 회선 방식
    • 회선 교환 방식
    • 패킷 교환 방식

     

    👏 프로토콜의 기본 요소

    • 구문(Syntax)
    • 의미(Semantic)
    • 타이밍(Timing)

     

     

     

    ✔OSI  7계층

    ISO 에서 개발한 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 개방형 시스템 상호 연결 모델이다.

    https://velog.io/@poiuyy0420/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-OSI-7-%EA%B3%84%EC%B8%B5-%EA%B0%9C%EB%85%90-%EC%A0%95%EB%A6%AC

     

    • 계층을 통과할때마다 해당 계층의 기능과 관련된 제어정보가 포함된 헤더(Header)가 붙는다. 
    • 제어 정보들은 모두 운영체제가 제공하는 프로토콜에 의해 송신 측에서 계층을 지날때마다 덧붙여서 추가된다.
    • 수신 측에서는 계층이 지날 때마다 제거된다.

     

    ⌨ 물리 계층(1계층)

    • 하드웨어 전송 기술
    • 실제 접속 및 절단/기계, 전기, 기능, 절차적 특성 규칙 정의
    • 통신케이블(NIC ; LAN), 허브, 리피터(신호 증폭기)

     

    ⌨ 데이터 링크 계층(2계층)

    • Point to Point
    • 한 노드에서 다른 노드로 프레임 전송
    • 동기화 / 오류제어/ 순서제어
    • 물리적 주소인 Mac 주소가 여기에 해당된다.
    • 단위 : frame
    • 전송 데이터에 대한 CRC 오류 제어 필요
    • 스위치(L2 ; 똑똑한 허브_특정해서 DATA를 전송), 브릿지

     

    ⌨ 네트워크 계층 (3계층)

    • **IP 주소를 제공하는 계층
    • 노드를 거칠때마다 라우팅을 해준다.
    • 전송 단위 :  **packet
    • 라우터(네트워크 간 경로를 선택하여 다른 네트워크에 DATA전송), L3 스위치, IP 공유기

     

    ⌨ 전송 계층(4계층)

    TCP (주요 프로토콜)

    • 중간 확인 과정(데이터 전달 과정에서 라우터 스위치 등을 거치면서 데이터가 잘못되거나 전달이 안되는 경우 오류제어, 흐름제어)을 거치고 **연결을 계속 유지한다. **신뢰성이 높은 통신을 보장하지만 그만큼 리소스가 많이 들어간다.
    • 데이터의 경계를 구분하지 않는다.
    • 데이터의 전송 순서를 보장한다.
    • 기본 헤더 크기 ) 최소 20byte 최대 60byte
    • L4 : 로드벨런싱(라운드 로빈 기법) /라우터 역할을 한다. 프락시 서버로 클라이언트와 서버간의 보안 및 성능을 향상시키는 장치이다.

     

    UDP

    • 비연결형 프로토콜이다
    • 데이터를 빠르게 던지는데 초점을 준다.
    • 원하는 **목적지에 제대로 전달되었는지 확인하지 않는다.
    • **TCP에 비해 오버헤드가 적다.
    • 스트리밍 같이 연속적인 특성을 가진 서비스에 사용된다.
    • 데이터의 경계를 구분한다.
    • 전송 단위 : **세그먼트(segment)

     

    ⌨ 세션 계층(5계층)

    • 통신 세션을 설정, 유지 및 해제하는 역할을 한다.
    • 사용자간의 세션 관리를 담당하여 통신간 대화를 동기화시킨다.
    • 통신의 에러 복구 및 재시작을 관리한다.
    • 네트워크 세션(TCP, UDP)의 연결을 관리한다.

     

     

    ⌨ 표현 계층(6계층)

    • 데이터를 암호화, 압축, 문자 집합 변환이 이뤄지는 계층
    • 데이터의 형식을 정의하고 인코딩 및 디코딩을 수행 > 장치간 데이터 변환을 처리

     

     

    ⌨ 응용계층(7계층)

    • 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.
    • HTTP, FTP, SMTP 등 프로토콜이 있다.
    • 사용자와 통신 서비스간의 인터페이스를 제공한다.

     

     

     

     

     

     

    ✔IPv4, IPv6

    ip주소란 인터넷 프로토콜 주소를 말한다.인터넷 서비스 제공업체에서 사용자의 장치에 할당하는 숫자 레이블을 말한다.

    흔히 집주소를 예시로 한다.

    아이피 주소를 이용하여 데이터를 목적지로 보내는 방법이다.

     

     

    💻 IPv4

    • 패킷 교환 네트워크상에서 데이터 교환을 위한 32비트 주소 체계를 갖는 네트워크 계층 프로토콜이다.
    • IPv4 주소의 한계로 인해 주소 고갈 문제가 발생하고 있으며, NAT(Network Address Translation)을 통해 주소를 재사용하고 확장하는 대책이 이뤄지고 있다.
    • 4개의 8비트로 나누어진 숫자로 표현된다. 10진수를 사용한다. "192.0.2.1"

     

    [장점] 현재까지 널리 사용되는 표준이며 많은 장ㅈ비와 시스템에서 지원된다.

    [단점] 주소 고갈 문제가 있으며 NAT를 통한 주소 재사용으로 네트워크 복잡성이 증가한다.

     

    💻 IPv6

    • IPv6은 IPv4의 주소 고갈 문제를 해결하기 위해 개발된 다음 세대 인터넷 프로토콜이다.
    • 128비트 주소 체계를 사용한다.
    • 8개의 16진수 블록으로 표현된다."2012:0db8: ...."
    • 더 많은 기기와 네트워크를 지원한다.
    • 향상된 보안, 자동구성, 품질 서비스 등의 기능을 제공한다.

    [장점] 주소 공간이 넓어서 주소 고갈 문제가 해결된다. 향상된보안 및 자동 구성기능을 제공한다.

    [단점] 네트워크 장비와시스템에서 IPv6를 완전히 지원하지 않는 경우가 있다. 전환 및 이주에 관한 비용이 발생될 수 있다. 

     

     

    👏 차이점

      IPv4 IPv6
    주소 체계 32 비트 128비트
    주소 표기법 4개의 8비트 숫자 표현 8개의 16진수 블록
    주소 공간 43억개 340 undecillion 개
    지원 프로토콜 대부분의 네트워크 장비에서 지원 IPv4와 함께 지원

     

     

     

     

     

    ✔ 시스템 연계 기술

     

    🔶 웹 서비스(WEB Services)

    •  SOAP()이나 REST()기반 웹서비스가 사용된다.
    • 웹 서비스는 인터넷 상에서 표준화된 프로토콜을 이용하여 서로 다른 시스템 간에 상호 작용을 할 수 있게 해주는 기술이다.

     

    🔸SOAP(Simple Object Access Protocol)

    • xml 기반 메시지 교환 프로토콜이다.
    • xml을 사용하여 메시지를 정의하고 http, smtp,tcp 등 다양한 프로토콜을 통해 통신한다.
    • soap는 보안 및 트랜잭션 관리와 같은 기능을 제공한다. 복잡한 데이터 구조와 비즈니스로직을 지원
    • xml의 복잡성과 오버헤드로 인해 간단한 통신에는 비효율적이다.

     

    🔸 REST (Representational State Transfer)

    • 분산 시스템 간의 자원을 표현하고 상호 작용을 하기 위한 아키텍처이다.
    • URI로 표현되며, HTTP 메서드(GET,POST,PUT,DELETE 등)를 이용해 자원에 대한 행위를 수행한다.
    • REST는 단순하고 가볍다.
    • HTTP 프로토콜 자체가 가지고 있는 특성을 활용하여 데이터를 교환한다.
    • JSON 또는 XML과 같은 포맷을 사용하여 데이터를 전달한다. 클라이언트와 서버간의 느슨한 결합을 지원한다.
    • RESTful 서비스는 높은 확장성과 유연성을 가지고 있다.

     

     

    🔶 API(Application Programming Interface)

    •  API는 응용 프로그램이 서로 통신하고 상호 작용할 수 있도록 만들어진 인터페이스이다.
    • RESTful API나 SOAP API와 같은 다양한 종류의 API가 있다. (DATA 교환)

     


    🔶 메시지 큐(Message Queue)

    • 비동기식 통신 방식을 이용하여 시스템 간에 데이터를 교환하는 기술을 말한다.
    • 메시지 브로커를 통해 메시지를 중계하고 전달한다.

     


    🔶 엔터프라이즈 서비스 버스(Enterprise Service Bus, ESB)

    • ESB는 서로 다른 시스템 간의 통합을 위한 중앙 집중식 통신 인프라를 제공하는 소프트웨어 아키텍처이다.
    • 프로토콜과 통신 방식을 지원하여 시스템 간의 데이터 흐르믈 효율적으로 관리한다.