1. 인터넷 구성의 개념

인터넷

TCP/IP 프로토콜을 이용해서 정보를 주고 받는 컴퓨터 네트워크

 

구성

1. 종단 시스템

호스트 : 컴퓨터 네트워크에 연결된 컴퓨터나 기타 장치

서버: 클라이언트에게 네트워크를 통해 정보나 서비스를 제공하는 컴퓨터

통신 링크: 여러 종류의 정보 전송 경료

처리량: 주어진 시간에 컴퓨터가 처리할 수 있는 데이터의 양

 

2. 통신망

근거리 통신망(LAN): 네트워크 매체를 이용해 건무로가 가까운 지역을 한데 묶는 컴퓨터 네트워크(동축,광섬유,평형,UTP,광 케이블 등)

무선랜 통신망(WLAN): 유선 LAN과 무선 단말 사이를 무선 주파수를 이용하여 전송하는 네트워크

원거리 통신망(WAN): 국가망 또는 각 국가의 공중통신망을 상호 접속시키는 국제정보통신망

공중통신망 사업자가 구축하고, 일반 대중 가입자들에게 보편적인 정보통신 서비스를 제공

LAN보다 속도가 느리고 에러율도 높다

전용 회선 방식: 통신 사업자가 사전에 계약을 체결한 송신자와 수신자끼리만 데이터 교환(PPP, HDLC, SDLC, HNAS 프로토콜에 쓰임)

회선 교환 방식: 물리적 전용선을 활용하아데이터 전달 경로가 정해진 후 동일 경로로만 전달되는 방식(PPP, ISDN 프로토콜)

패킷 교환 방식: 전체 메시진를 각 노드가 수용할 수 있는 크기(패킷)로 잘라서 보내는 방식(X.25, 프레임 릴레이 프로토콜)

3. 프로토콜: IP, TCP, UDP

서로 다른 시스템에 있는 두 개체 간의 데이터 교환을 원활히 하기 위한 일련의 통신규약

4. 인터넷 주소체계: IP 주소 방식, 도메인 주소 방식(DNS 방식)

IP 주소 방식: 32Bit의 주소체계를 기준으로 인터넷상에 존재하는 호스트나 서버의 위치를 지정하는 방식

도메인 주소 방식: DNS는 호스트의 도메인 이름을 호스트의 네트워크 주소로 바꾸거나 그 반대의 변환을 수행할 수 있도록 개발됨

5. 인터넷 접속 제공: ISP(인터넷에 접속하는 수단을 제공하는 주체), URL(네트워크상에서 자원이 어디 있는지를 알려주기 위한 규약), 웹 브라우저(웹 서버에서 이동하며 쌍방향으로 통신하고, HTML 문서나 파일을 출력하는 응용 소프트웨어

 

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네트워크 7계층

OSI(Open System Interconnection) 7계층

계층을 지날 때마다 헤더가 붙는데, 이것은 해당 계층의 기능과 관련된 제어 정보가 포함되어있다

제어 정보들은 모두 운영체제가 제공하는 프로토콜에 의해 송신 측에서는 계층을 지날 때마다 덧붙여서 추가되고, 수신 측에서는 계층을 지날 떄마다 제거된다.

각 계층에서 헤더와 데이터를 합친 부분을 PDU(Protocol Data Unit)이라고 하는데 계층마다 다르다

응용,표현,세션 계층: 메시지,데이터

전송 계층: 세그먼트

네트원크 계층: 패킷

데이터 링크 계층: 프레임

 

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물리 계층 

물리 계층은 실제 장치들을 연결하기 위해 필요한 전기적, 물리적 세부 사항들을 정의하는 계층

통신 채널을 통해 전송하는 사용자 장치의 디지털 데이터를 이에 상응하는 신호들로 변환

OSI 계층을 타고 전달된 데이터를 전기적인 신호(Bit)로 변환시켜 통신을 수행한다

데이터 링크 개체 간의 비트 전송을 위한 물리적 연결을 설정, 유지, 해제하기 위한 수단

허브: 여러 대의 컴퓨터를 연결하여 네트워크로 보내거나, 하나의 네트워크로 수신된 정보를 여러 대의 컴퓨터로 송신하기 위한 장비

리피터: 디지털 신호를 증폭시켜 주는 역할을 하여 신호가 약해지지 않고 컴퓨터로 수신되도록 하는 장비

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데이터 링크 계층

링크의 설정과 유지 및 종료를 담당하여 물리적 연결을 이용해 신뢰성 있는 정보를 전송하려고 동기화, 오류 제어, 흐름 제어, 회선 제어 기능을 수행하는 계층

네트워크 계층에 데이터를 전달하고, 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 탐지하고 수정하는 기능을 제공한다

 

오류 제어: OSI 7 Layer의 하위의 두 계층 사이에서 데이터의 전송 오류를 검출하여 복구하는 기술-> 전진 오류 수정 기법(FEC),체크썸,CRC,ARQ과 같은 후진 오류 수정(BEC)

 

흐름 제어: 전송 스테이션으로 하여금 전송 데이터의 양을 제한하기 위해서 사용되는 기술 정지-대기, 슬라이딩 윈도우

회선 제어: 두 개의 스테이션이 동시에 신호를 전송하는 경우 신호 간 충돌이 발생하지 않도록 제어하는 기술

 

데이터 링크 계층 프로토콜

• HDLC: 점대점 방식이나 다중방식의 통신에 사용되는 표준화한 동기식 비트 중심의 데이터 링크 프로토콜
• PPP: 네트워크 분야에서 두 통신 노드 간의 직접적인 연결을 위해 일반적으로 사용되는 데이터 링크 프로토콜
• 프레임 릴레이: 프로토콜 처리를 간략화하여 단순히 데이터 프레임들의 중계 기능과 다중화 기능만 수행함으로써 데이터 처리속도의 향상 및 전송지연을 감소시킨 고속의 데이터 전송 기술
• ATM: 정보전달의 기본단위를 53바이트 셀 단위로 전달하는 비동기식 시분할 다중화 방식의 패킷형 전송 기술

데이터 링크 계층 장비

• 스위치: 느린 전송속도의 브리지,허브의 단점을 개선하기 위해서, 출발지에서 들어온 프레임을 목적지 MAC주소기반으로 빠르게 전송시키는 데이터링크 
  -> VLAN(물리적 배치와 상관없이 논리적으로 LAN을 구성하여 BroadCast Domain을 구분할 수 있게 해주는 기술로 장비들의 성능향상 및 보안성 증대 효과가 있음
  -> STP(Spanning Tree Protocol) 2개 이상의 스위치가 여러 경로로 연결될 때, 무한 루프 현상을 막기 위해서 우선순위에 따라 1개의 경로로만 통신하도록 하는 프로토콜                                                                                                                                ㅡㅡㅡ
• 브리지: 두 개의 근거리 통신망(LAN)을 서로 연결해 는 통신망 연결 장치

데이러 링크 계층의 오류 제어

데이터 전송 시 감쇠, 왜곡, 잡음에 의해 생성된 오류를 검출하고 정정하는 기능

• 전진 오류 수정: 데이터 전송 과정에서 발생한 오류를 검출하여 검출된 오류를 재전송 요구 없이 스스로 수정하는 방식
  해밍 코드(수신측에서 오류가 발생한 비트를 찾아 재전송을 요구하지 않고 자신이 직접 오류를 수정하는 방식)와 상승 코드 방식(여러 개 비트의 오류가 있더라도 한곗값, 순차적 디코딩을 이용하여 모두 수정할 수 있는 방식 )
• 후진 오류 수정: 데이터 전송 과정에서 오류가 발생하면 송신 측에 재전송을 요구하는 방식
  패리티 검사(7~8개의 비트로 구성되는 전송 문자에 패리티 비트 추가하여 오류 검출)
  CRC(다항식을 통해 산출된 CRC 값을 토대로 오류를 검사하는 방식으로 집단 오류를 해결하기 위한 방식)
  블록합 검사(프레임의 모든 문자로부터 계산되는 잉여 패리티 비트들을  사용하는 이차원 패리티 검사 방식)
  
  

자동 반복 요청 방식(ARQ) => BEC 여기서 오류 제어를 함

 

ARQ 종류

1. Stop-and-wait ARQ :

한 개의 프레임을 전송하고, 수신 측으로부터 ACK 및 NAK 신호를 수신할 떄까지 정보 전송을 중지하고 기다리는 방식

데이터 프레임의 정확한 수신 여부 매번 확인하면서 다음 프레임을 전송해 나간느 가장 간단한 오류 제어 방식

 

2. Go-back-N ARQ:

데이터 프레임을 연속적으로 전송하는 과정에서 NAK를 수신하게 되면, 오류가 발생한 프레임 이후에 전송된 모든 데이터 프레임을 재전송하는 방식

 

3. Selective repeat ARQ:

연속적으로 데이터 프레임을 전송하고 에러가 발생한 데이터 프레임만 재전송하는 방식

 

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네트워크 계층

다양한 길이의 패킷을 네트워크들을 통해 전달하고, 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 Qos(서비스품질)을 위한 수단을 제공한다

패킷에 발신지와 목적지의 논리 주소를 추가하고, 패킷 발산지로부터 최종 목적지까지 전달하는 책임

 

패킷을 네트워크를 통해 발신지에서 목적지까지 전달하기 위해, 라우팅 프로토콜을 사용하여 최적의 경로 선택한다

 

네트워크 계층 프로토콜

IP: 송신, 수신 간의 패킷 단위로 데이터를 교환하는 네트워크에서 정보를 주고받는 데 사용하는 통신규약

ARP: IP 네트워크상에서 IP 주소를 MAC주소로 변환하는 프로토콜

RARP: IP 호스트가 자신의 물리 네트워크 주소는 알지만 IP주소를 모르는 경우, 서버로부터 IP주소를 요청하기 위해 사용하는 프로토콜

ICMP: IP의 동작 과정에서의 전송 오류가 발생하는 경우에 대비해 오류 정보를 전송하는 목적으로 사용하는 프로토콜

IGMP: 인터넷 그룹 관리 프로토콜 은 호스트 컴퓨터와 인접 라우터가 멀티캐스트 그룹 멤버십을 구성하는 데 사용하는 통신 프로토콜

 

네트워크 계층 장비

라우터: 

• 서로 다른 네트워크 대역에 있는 호스트들 상호 간에 통신할 수 있도록 해주는 네트워크 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 전달되도록함

L3 스위치:

• 3계층에서 네트워크 단위들을 연결하는 통신 장비
• IP 레이어에서의 스위칭을 수행하여 외부로 전송
• L2 기능 + 경로 제어 기능 + 고속 라우팅 기능 수행

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전송 계층(Transport Layer)

상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해주면서 종단 간의 사용자들에게 신뢰성 있는 데이터를 전달하는 계층

순차 번호 기반의 오류 제어 방식을 사용하고, 종단 간 통신을 다루는 최하위 계층으로 종단 간 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송한다

 

프로토콜(TCP, UDP)로 구성되어 오류 제어, 흐름 제어, 혼잡 제어 등을 담당하며, 두 시스템 간에 신뢰성  있는 데이터를 전송

-> 나중에 설명

 

전송계층 장비

L4 스위치 : 4계층에서 네트워크 단위들을 연결하는 통신 장비, TCP/UDP 등 스위칭 수행, FTP,HTTP 등을 구분하여 스위칭하는 로드 밸런싱 가능

 

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세션 계층(session Layer)

응용 프로그램 간의 대화를 유지하기 위한 구조로 제공, 이를 처리하기 위해 프로세스들의 논리적인 연결을 담당하는 계층

통신 중 연결이 끊어지지 않도록 유지시켜주는 역할 수행하기 위해 TCP/IP 세션 연결의 설정과 해제, 세션 메시지 전송 등의 기능을 수행한다

 

세션 계층 프로토콜

 

RPC(Remote Procedure Call)

원격 프로지시저 호출이라고 불리며, 별도의 원격 제어를 위한 코딩 없이 다른 주소 공간에서 함수나 프로시저를 실행할 수 있는 프로세스 간 통신에 사용되는 프로토콜

 

NetBIOS(Network Basic Input/Output System) 

응용계층(7계층)의 애플리케이션 프로그램에게 API를 제공하여 상호통신할 수 있도록 해주는 프로토콜

 

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표현 계층(Presentation Layer)

표현 계층은 애플리케이션이 다루는 정보를 통신에 알맞는 형태로 만들거나, 하위 계층에서 온 데이터를 사용자가 이해할 수 있는 형태로 만드는 역할을 담당하는 계층

수신자 장치에서 적합한 애플리케이션을 사용하여 응용계층 데이터의 부호화 및 변환 수행을 통해 송신 장치로부터 온 데이터를 해석한다

데이터의 효율과 보안을 위해 압축과 암호화를 수행하고, 전송을 위한 포맷으로 변경을 수행

 

JPEG : 이미지를 위해 만들어진 표준 규격

MPEG: 멀티미디어를 위해 만들어진 표준 규격

 

 

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응용 계층(Application Layer)

응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행하는 역할

응용 프로세스가 개방된 형태로 다양한 범주의 정보처리기능을 수행할 수 있도록 여러 가지 프로토콜 개체에 대하여 사용자 인터페이스 제공

 

응용 계층 프로토콜

HTTP: 텍스트 기반의 통신규약을 인터넷에서 데이터를 주고받을 수 있는 프로토콜

FTP: TCP/IP 프로토콜을 가지고 서버와 클라이언트 사이의 파일을 전송하기 위한 프로토콜

SMTP: 포트번호 25인터넷에서 이메일을 보내기 위해 이용되는 프로토콜

POP3: 원격 서버에서 사용하는 프로토콜

IMAP: 원격 서버로부터 TCP/IP 연결을 통해 이메일을 가져오는데 사용하는 프로콜

Telnet: 인터넷이나 로컬 영역에서 네트워크 연겨렝 사용되는 프로토콜

SSH(Secure Shell): Telnet보다 강력한 보안을 제공하는 원격접속 프로토콜, 서로 연결되어 있는 컴퓨터 간 원격 명령 실행이나 쉘 서비스 수행, 키를 통한 인증은 클라이언트의 공개 키를 서버에 등록해야 하고 전송된느 데이턴느 암호화됨

SNMP: 라우터나 허브 등 네트워크 장치로부터 정보를 수집 및 관리하며, 정보를 네트워크 관리 시스템에 보내는 데 사용하는 표준 프로토콜

 

계층 장비: 응용 계층(7계층)에 해당하는 애플리케이션 정보를 지능적으로 분석하여 트래픽 관리