Network

5. 네트워크 구조

복습 : '파이프'를 직접 연결한 것이 회선 교환, 연결되어 있는 파이프에 분할한 패킷을 보내는 것이 '패킷 교환'

         컴퓨터에는 주로 패킷 교환이 사용 된다.

 

 - 패킷 교환 네트워크에서 필요한 기기

1. 데이터를 작성해서 송신하고 데이터를 수신해서 사용하는 컴퓨터

2. 파이프 역할을 하는 통신 매체와 파이프와 컴퓨터를 연결하는 인터페이스

3. 패킷 교환기 === 라우터( Router )

 

5-1 멀티 액세스 네트워크 vs 포인트 투 포인트 네트워크

 - 패킷 교환( 라우터 ) 없이 케이블 분배기로 인해 연결되는 범위를 세그먼트 ( Segment: 부분, 한 쪽  )라고 한다. 

    => 이 세그먼트 범위 내에 있는 컴퓨터는 패킷 교환 없이 직접 데이터를 송 수신 할 수 있다.

 

 - 케이블에 T자 분배기를 만들려면 케이블을 잘라서 T자 분배기에 끼우는 작업을 해야하는 데 여간 번거로운게 아니다.

   => 그래서 요즘 Hub: 중심지, 중추 라는 기기를 사용한다.

         허브를 사용한 네트워크에서는 컴퓨터 한 대가 세그먼트 내의 어떤 컴퓨터에도 자유롭게 송신 할 수 있다.

         ==> 이런 네트워크 구조를 멀티액세스 네트워크 라고 한다. 

// Access: 접근 컴퓨터가 다른 컴퓨터에 데이터를 송신 할 수 있다는 의미

              => 복수의 컴퓨터에 의한 데이터 송수신이 가능하다는 의미 === 멀티 엑세스 네트워크

 

이와 반대로 컴퓨터 한 대가 다른 한 대의 컴퓨터에만 데이터를 보내는 방식 === 포인트 투 포인트 네트워크

 => 전용선( 고정된 수신처에 접속된 회선)이라 불리는 회선을 사용하면 고정된 컴퓨터에만 데이터를 보낸다.

 

포인트 투 포인트 멀티 엑세스 네트워크를 조합해 패킷 교환 네트워크가 만들어진다!

 

컴퓨터 < 멀티 액세스 네트워크 > 라우터

라우터 < 포인트 투 포인트 네트워크 > 라우터

 

허브를 사용해 한 개의 케이블(통신 매체)를 분배해서 여러 컴퓨터에 연결할 수 있다.
이와 같이 패킷 교환 없이 허브로 연결되는 범위를 세그먼트(Segment)라고 한다.
세그먼트 내에서 자유롭게 데이터를 송신할 수 있는 네트워크 구조를 멀티액세스 네트워크라고 한다.
컴퓨터 한 대가 다른 한 대의 컴퓨터에만 데이터를 보내는 방식을 포인트 투 포인트 네트워크라고 한다.
멀티액세스 네트워크와 포인트 투 포인트 네트워크를 조합하여 패킷 교환 네트워크를 구성한다.

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6. 네트워크의 범위

복습 : 컴퓨터 네트워크는 패킷 교환 네트워크를 주로 사용한다.

         여기에 필요한 기기로는 컴퓨터, 통신 매체, 인터페이스, 라우터가 있다.

         컴퓨터 네트워크를 이루는 구조는 멀티액세스 네트워크, 포인트 투 포인트 네트워크가 있다.

 

 - 네트워크 범위느 규모로 분류

1. LAN ( Local Area Network ) === ' 구내에 설치된 네트워크 '

 Ex ) 학교 내 LAN 구축!

 - LAN은 기본적으로 사용하는 쪽에서 책임지고 케이블 설치와 라우터 배치를 통해 네트워크를 만든다.

 - 본인들 책임으로 자신을 위한 네트워크를 구축하는 것이니 어느 정도 자유롭게 만들 수 있다

   => 자신의 방이나 빌딩, 건물, 학교 내에 LAN으로 해 네트워크를 조성한다.

 

2. WAN Wide Area Network

 - 네트워크의 목적인 ' 리소스 공유 '를 위해 LAN과 LAN과의 연결이 필요하다!

   => 공유되는 리소스가 많을 수록 효율이 올라가기에!

 

 - LAN ( 학교 )과 LAN ( 학교 ) 간의 통신 매체를 연결 할 때 도로나 사유지 같은 곳을 연결하고 싶을 땐 우리 

   ' 책임 '의 범위를 넘어가기 때문에 나라의 허가를 받은 회사 === 통신 사업자 ( Ex LG, SKT, KT )의 케이블을 빌려

   연결해야 한다. '데이터 통신 서비스'를 제공하는 통신사업자들이 보유하고 있는 케이블에 데이터를 전송할 권리를 

   구입해 구축한 네트워크를 WAN 이라고 한다.

 

 - WAN에서는 LAN에서는 취급할 수 없는 범위, 도시나 지역, 국가간, 더 넓게는 대륙간 네트워크도 구성할 수 있다.

 

※ 떨어져 있는 지역의 LAN끼리 통신사업자의 통신 케이블을 빌려 연결한 네트워크가 WAN이다!

 

 - 이 중에서 세계적 규모로 사용되는 WAN이 Internet이다!

// 구글(Google), 마이크로소프트(Microsoft), 아마존(Amazon), 페이스북(Facebook)은 각자 전 세계의 여러 위치에 해저 케이블을 설치하여 소유하고 있고, 각국 정부와 협력하여 케이블을 지속적으로 유지 관리/업그레이드하고 있습니다.

자신의 책임으로 좁은 범위에서 만든 것이 LAN이다.
넓은 범위에서 통신사업자로부터 케이블을 빌려 만들어진 것이 WAN이다.
세계 최대 규모의 WAN은 인터넷이다!

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7. OSI 참조 모델

복습 : 컴퓨터 네트워크는 패킷 교환이고, 복수로 송수신 할 수 있는 멀티엑세스 네트워크 1대1 포인트 투 포인트 

         네트워크가 조합하여 존재한다. 네트워크의 범위와 케이블의 취급 방식에 따라 LAN과 WAN으로 나뉜다!

 

 - Protocol에 대한 이야기를 나누어 보자

 

 - 먼저 최초 단계 1960 ~ 1970년대 에는 각 업체가 자신들의 컴퓨터끼리 네트워크를 사용해서 데이터를 통신할 수

   있도록 컴퓨터와 통신에서 사용하는 기기, 프로토콜 규격을 자신들의 규격으로 만들 었다.

  => 사용자로서는 불만이 있다 

     => 사용하는 기기를 전부 같은 회사로 통일하고 다른 회사의 기기로 바꾸기 위해선 모든 기기를 다 바꿔야 한다.

 

 - 그래서 데이터 통신의 규격과 프로토콜을 통일하려고 했단 단체

    === ISO International Organization for Standardization 국제 표준화 기구

 

 - ISO에서 선언한 것이 OSI 참조 모델이다.

 

※ OSI 참조 모델

 - 데이터 통신 단계의 구성도이다. 데이터 통신 전체를 표준화 하기 위해 먼저 데이터 통신 전체의 설계도를 만들었다.

 - 데이터 통신을 단계로 나누어 각 단계의 순서를 명확히 하고, 이 모델에 따라 프로토콜을 정의해 데이터 통신을 구축

   하려고 했다.

 

 - OSI 참조 모델은 데이터 통신을 7개의 단계로 나눈다. 각 계층을 Layer라고 한다!

 

제7계층	응용 계층	사용자에게 네트워크 서비스를제공한다.	내용 표현
제6계층	표현 계층	데이터의 형식을 결정한다.
제5계층	세션 계층	데이터 송수신의 순서 등을관리한다.
제4계층	전송계층	신뢰성이 높은(에러가 적은)전송을 시행한다.	전송물
제3계층	네트워크 계층	전송 규칙과 수신처를결정한다.
제2계층	데이터링크 계층	인접 기기 사이의 데이터 전송을 제어한다.	전송
제1계층	물리 계층	전기/기계적인 부분의 전송을 시행한다.

 

- 계층마다 각각의 역할과 규칙이 존재하는데 데이터 통신은 단계마다 복수의 프로토콜로 실현된다.

   => 이렇기 때문에 OSI 참조 모델은 ' 단계와 순서의 설계도 '라고 했다.          

         데이터를 통신할 때는 7 ==> 1계층으로 순서를 단계적으로 수행함으로써 통신이 가능해 지는 것이다.

 

 - 송신과 수신은 순서가 있어 그 순서대로 따라가면 데이터 송수신을 할 수 있다는 것이다.

 - 그리고 그 순서에는 ' 순서 7 : 네트워크 서비스 제공을 위해 이것 저것을 할 것' 이라고 써있다.

 

 - OSI 참조 모델의 특징

1. 계층이 각각 독립해 있다.

  => 데이터 통신에서 '데이터 형식'을 생각하고 싶을 때는 6계층의 순서와 프로토콜만 생각하면 된다.

2. 어떤 계층의 프로토콜 변경은 다른 계층에 영향을 끼치지 않는다.

3. 하위 계층은 상위 계층을 위해서 일하고 상위 계층은 하위 계층에 관여하지 않는다.

 

데이터 통신은 OSI 참조 모델에 의한 '단계와 순서'로 이해한다.
OSI 참조 모델은 일곱개의 계층 ( Layer )로 나뉘어 있으며 각각은 독립해 있다.
하위 계층은 상위 계층을 위해 일하고 상위 계층은 하위 계층에 대해 관여하지 않는다.

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8. 캡슐화

복습 : OSI 참조 모델은 7개의 계층으로 나뉘어 있고 각각의 순서와 규칙이 설정되어 있다.

        이것을 순서대로 실행함으로써 데이터 통신이 가능해 진다.

        송신측에서는 7계층에서 1계층의 순서로, 수신 측에서는 1계층에서 7계층의 순서대로 행한다.

 

 - 이 순서의 흐름을 ' 데이터 '에 착안해서 설명해보자

Ex) 택배 배송

물건 => 완충제 => 상자 => 수신자명 송장 => 배송

배송 => 송장 뜯기 => 상자에서 꺼내기 => 완충제 벗기기 => 물건 받기

 

왜 이렇게 귀찮은 일을 하는 걸까? 운반할 물건을 상자에 안 넣고 그냥 보내기만 해도 되지 않는가?

 => 상자에 안 넣으면 부서 질 수도 있고 수신처를 안 붙이면 어디로 배달해야 될 지 모르기 떄문이다!!

 

즉!! 데이터나 물건이나 운반하기 위한 무엇인가만 있으면 안 되고 운반하기 위한 물건 이외의 것도 필요하다!!

 

 - 데이터에서 데이터 이외의 것은 수신처, 송신처의 주소, 데이터 통신을 제어하기 위한 데이터가 있다.

 - 패킷 교환 방식에서 필요한 수신처를 붙이고 각각의 프로토콜에서 필요한 정보를 덧붙여 가는 것이다!

 

 // 주소란 네트워크 상에서 컴퓨터의 주소를 말하는 것이다.

// 데이터 말고 주소 같은 것들을 데이터와 함께 보내는 것인데 데이터와 데이터가 필요한 것들을 통합된 상태를

   프로토콜 데이터 유닛 ( Protocol Data Unit ) 이라고 한다.

   보내고 싶은것 === 데이터   상자에 넣은 상태 === PDU

 

 - 캡슐화 ( Encapsulation )

 - OSI 참조 모델에서는 7개의 계층을 7계층 ===> 1계층의 순서로 실행할 때마다 거기에서 필요한 정보를 추가한다.

   이렇게 데이터에 제어 정보를 붙여서 PDU로 완성하는 것을 캡슐화라고 한다.

    => 수신한 쪽에서는 벗기면 되겠지

 - 캡슐화할 대상인 제어정보는 프로토콜로 결정되어 있다.

 - 헤더는 그 계층의 프로토콜명이나 계층의 번호를 붙여서 'TCP 헤더', '4계층 헤더'등의 방식으로도 부른다.

 - 캡슐화에서 추가되는 제어 데이터는 앞에 붙으면 헤더(Header), 뒤에 붙으면 꼬리부(Trailer)라고 부른다.

 

 // PDU의 각 계층에서의 호칭!@

계층	호칭	내용
사용자	데이터 (Data)	송수신하고 싶은 데이터
7계층 PDU 6계층 PDU 5계층 PDU	메시지 (Message)	통신용으로 변환한 데이터 + 7계층 헤더
4계층 PDU	세그먼트 (Segment) 데이터그램 (Datagram)	메시지 + 4계층 헤더
3계층 PDU	데이터그램 (Datagram)	세그먼트/데이터그램 + 3계층 헤더
2계층 PDU	프레임(Frame)	데이터그램 + 2계층 헤더, 꼬리부
1계층	신호	프레임을 통신 매체로 운반하기 위한 신호로 변환

 4계층의 PDU === 세그먼트 === 데이터 그램

 3계층....

 

통신을 할 때 송신하는 것은 보내고 싶은 데이터 뿐만 아니라 제어용 정보도 필요하다.
계층은 순서대로 헤더가 부가되어가는 것을 캡슐화라고 한다.
수신한 쪽은 반대의 순서로 헤더를 벗겨서 데이터를 입수한다.

 

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하루 3분 네트워크 교실