Nasir

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1주차에 진행되었던 네트워크 입문 강의를 교재 기반으로 주요 내용을 키워드와 해설위주로 정리하였습니다.

주요 키워드;

OSI 7 Layer, IP addr. & Subnet mask,

Part 1. N/W Basic

네트워킹(Networking) ; 장비들을 서로 대화가 가능하도록 묶어주는 것

인터넷(Internet) ; Inter-Network. 여러 개의 네트워크를 하나로 묶음

특징;

1. 프로토콜 사용; 네트워크상의 장치 간의 통신규약. TCP/IP 사용
2. 브라우저 사용:; 웹 서비스 사용 시 브라우저 사용

인트라넷(Intranet); Intra-Network. 내부의 네트워크.

인터넷과 프로토콜, 브라우저는 동일하나 외부의 사람은 사용 불가. 사내 메일 시스템/인사총무 시스템 등

엑스트라넷(Extranet); 인트라넷과 매우 유사하나, 협력회사나 고객에게 사용가능하도록 개방됨.

Part2. Cable, Device, & OSI 7 Layer

N/W종류

규모에 따라

LAN(Local area network) ; 한정된 공간 범위에서 네트워크를 구성함

MAN(Metropolitan area network) ; 대도시 범위에서 네트워크를 구성함.

WAN(WIDE WREA NETWORK); 광대한 지역에서 네트워크를 구축함.

PAN(PERSONAL ARE NETWORK); 개인수준의 네트워크, 모바일환경, 무선

Ethernet & CSMA/CD

네트워크 구축 방식 중 하나임. LAN 규모에서 주로 사용됨. +다른 네트워크 구성방식은 뭐가있어? 토큰링, FDDI, ATM

CSMA/CD 프로토콜을 사용하여 통신.

CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)

Carrier Sense: 네트워크상 통신 중인 장치 감지 Multiple Access: 통신중인 장치가 없다면, 다수의 장치가 통신 신호 발생 Collision Detection: 장치들에서 발생한 통신신호의 충돌을(c). 감지함(cd). 감지시 랜덤한 시간 뒤 재송신 > 네트워크 유휴상태 시 다수 장치의 통신시도, 충돌 발생시 통신 불가, 일정 횟수의 재송신 시도.

토큰링 (Tokenring)

네트워크상 장치는 발신권한(토큰)이 있어야만 신호발생가능.

신호 송신을 마치거나 할 것이 없으면 토큰을 다른 device로 전달.

> collision 발생하지않음. But 네트워크가 유휴상태여도 토큰이 올 차례까지 기다려야함(속도느려짐)

통신 Cable

UTP(Unshielded Twisted-Pair); 절연체 없이 두개씩 꼬아져서 구성된 케이블.

STP(Shielded Twisted-Pair); 접지선이 있고 절연체로 감싸여있어 내구성 높아짐. 가격도 상승.

Category; 주요 카테고리만 정리

케이블의 전송 능력은 Cat라는 범위로 규격화되어 표시된다. 현재는 대부분 cat5~7까지가 주로 사용된다.

케이블 표시 방법

카테고리 유형 대역폭 적용
CAT5 UTP 100MHz 100BASE-TX,1000BASE-T
CAT5e UTP 100MHz 100BASE-TX,1001BASE-T
CAT6 UTP 250MHz 1000BASE-T
CAT6e UTP 250MHz  
CAT6a UTP 500MHz 10GBASE-TX
CAT7 S/FTP 600MHz 10GBASE-TX
CAT7a   1000MHz 10GBASE-TX
CAT8   1200MHz  

MAC Address

Media Access Control Address OR Hardware address.

장치의 실질적인 물리적 주소. 스위칭 목적

48bit <> 6octet <> 6 byte. 보통 16진수의 12개의 숫자로 표현됨

1C-1B-0D-DA-94-BC

앞의 6자리 OUI(Organizational Unique identifier); 제조사 생산코드
뒤의 6자리 H/I(Host identifier); 실제 장치의 고유 번호

  | ARP(Address Resolution Protocol; IP주소를 MAC주소로 변환)
  | RARP(Reverse ARP); MAC주소를 IP 주소로 변환

IP Address ; 가상, 논리적 주소. 인터넷 목적

*CAST

Unicast

  • 1:1 통신. 네트워크상 제일 많이 사용되는 통신 방식.
  • 통신 프레임 안에 도착지 mac 기록, 도착지 랜카드에서 읽고 탈락
  • > CPU부하 발생 X

Boardcast

  • 1:전체 통신, 로컬 네트워크상의 모든 네트워크 장비에게 송신.
  • 일반적으로 전용 주소가 정해져있음. FFFF.FFFF.FFFF.FFFF(고정 MAC address)
  • ARP가 브로드캐스트 사용시 발생. 기타 라우터사용 통신 등

Multicast

  • 1: 다수 통신. 네트워크상 일부 기기들에게만 송신시 사용
    • Unicast 사용시 트래픽 가중(같은 데이터 150번 발송)
    • Broadcast 사용시 비대상 장치의 성능저하(대상이 아닌 50개 장치에도수신됨)
  • 스위치나 라우터가 멀티캐스트를 지원해야함

OSI 7 Layer

OSI(Open Systems Interconnection) 7 Layer

All People Seem To Need Data Processing

OSI7LAYER

  • International organization for standization (ISO) 에서 제정됨
  • 통신단계를 7단계로 표준화하여 효율성 상승
  1. Layer1 Physical Layer
    • 전기, 기계적인 신호를 주고받음
    • 디지털에서 아날로그 혹은 그 반대로 신호를 변환. 분석 및 판별X
    • 전송 단위: 비트(Bit)
    • 대표 장비: Cable, Hub, Repeater, Adaptor, etc.
  2. Layer2 Datalink Layer
    • 물리적인 연결을 통해 인접한 두 장치 간의 신뢰성 있는 정보 전송 담당
    • 에러 검출, 재전송, 흐름 제어 역할
    • MAC 주소를 통한 Point to Point 통신
    • 전송 단위: 프레임(Frame)
    • 대표 장비: Switch, Bridge.
  3. Layer3 Network Layer
    • 종단 간 주소(IP)를 정하고 경로(Route)를 선택하고 패킷을 전달
    • IP 주소를 통한 라우팅 기능 담당, 목적지까지 최적화 알고리즘 사용
    • 전송 단위: 패킷(Packet)
    • 대표 장비: Router, L3 Switch,
  4. Layer4 Transport Layer
    • 종단 간 신뢰성 있고 정확한 데이터 전송을 담당
    • 오류 검출, 복구, 흐름 제어, 중복 검사 수행. 데이터 신뢰성
    • End-to-End전송을 위해 Port번호 필요
    • 전송 단위: 세그먼트(Segment)/TCP, 데이터그램(Datagram)/UDP
    • 대표 사례: 방화벽 또는 프록시 서버
  5. Layer5 Session Layer
    • 통신 장치 간 상호 작용 및 동기화. 세션 확립,유지,중단
    • 데이터 교환 및 에러 발생시 복구 관리
    • 대표 사례: TCP/IP 세션
  6. Layer6 Presentation Layer
    • 데이터의 표현 방식 결정
    • 대표 사례: 인코딩/디코딩, 압축/해제, 암호화/복호화
  7. Layer7 Application Layer
    • 사용자와 밀접함. Interface 담당
    • 응용 프로세스와의 정보교환
    • 대표 사례: Telnet, HTTP, FTP 등의 프로토콜

Protocol

  • 네트워크상 통신하는 장치들간의 언어.
  • 같은 프로토콜을 사용해야 데이터 송수신가능.
  • TCP/IP; Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 주로 인터넷에서 사용됨
  • IPX(Internetwork Packet eXchange); 주로 로컬단위에서 사용되었던 프로토콜?인듯?
  • AppleTalk; 매킨토시에서 주로사용되었던 프로토콜

Part3 N/W TCP/IP

TCP/IP;

  • 인터넷의 공용어. 모든 인터넷 통신은 TCP/IP기반으로 수행됨.
  • 1970년대 ARPANET에 의해서 개발됨.
  • Internet Network information center(InterNIC)에서 호스트 고유주소 관리

IP Address

  • NIC에 의해 유일한 IP주소를 배분해줌.
  • 가능한 주소대역은 한정되어 있기 때문에 내부망에서는 사설 IP주소를 사용하고, 외부에서는 (공인IP)를 사용하는 NAT(NETWORK ADDRESS TRANSLATION) 또는 여러 사용자가 포트번호를 바꾸어 사용하는 PAT(PORTS ADDRESS TRANSLATION)사용
  • 32자리의 이진수로 구성.

DHCP

  • DHCP(DY~) 클라이언트 부팅시 DHCP에 브로드캐스트 수신. IP하나 부여받아 사용

Part 4 . N/W Device

NIC

  • NIC(network interface card); 또는 Network Adaptor. 흔히 랜카드라고 부르는 장비
  • 요즘은 pnp(plug and play)방식이라 꽂으면 바로 사용하지만 예전에는 점퍼방식으로 일일히 IRQ(Interrupt ReQuest)넘버와 Base memory등을 설정하여야했음.
  • 이더넷용 NIC, 토큰링용 NIC, FDDI 및 ATM용 NIC등 다양하나 주로 이더넷용 NIC을 사용
  • 데스크탑 PC용 NIC와 PCMCIA방식인 노트북용 NIC가 있음. 프린터포트나 USB에 사용하는 외장형 NIC도 있으나 주요방식X
  • Desktop용 nic인 경우 bus방식의 고려 필요.
  • BUS > 데이터의 통신시 통로 유형을 의미함. 주로 PCI방식을 사용하나 예전엔 ISA방식도 있고 서버급PC에는 EISA(Enhanced ISA) 방식 사용
  • 케이블 종류에 따라 TP포트를 가진 NIC, BNC/AUI포트를 가진 NIC 요즘은 UTP타입으로 (=RJ45 커넥터) 통일화됨.
  • NIC로 데이터 패킷이 들어왔을 경우, IRQ를 사용해 CPU의 작업을 중지시키고 Base Memory로 이동하여 작업 시작. 완료 후 원래 작업 복귀
  • 설정된 IRQ가 다른 서비스를 위해 사용중이면 NIC 인식 및 사용 불가. 이를 적절히 잡아주는걸 점퍼 셋팅이라고 부름. 요즘은 자동화됨

HUB

  • 네트워크 구성에서 제일 기본적인 요소. 연결된 PC들이 통신할 수 있게 함. 연결된 장비는 같은 CD에 속함.
  • 별도의 명령어나 IP주소등을 설정하지 않아도 됌.
  • Multiport Repearter로 작동함. 포트로 들어온 데이터패킷을 다른 포트에게 재송신.
  • 이더넷 허브인만큼 CSMA/CD 프로토콜 사용함.
  • 한계; 하나의 CD안에 구성되다보니 장치가 많아질수록 많은 Coll. 발생. 속도저하 및 통신 불가

허브의 종류

Intelligent <> Dummy

Int. hub: NMS(n/w mngt sys.)을 통해 관리 및 제어가 가능함.

Isolation 기능: 문제있는 pc가 계속 패킷 발신해 coll. 유발 시 자동 방출

Auto partition : 방출된 pc 확인가능하다? 설명더봐야할듯

Bridge/switch

  • CD내부의 장치가 많아질수록 통신품질이 저하되는 HUB의 한계를 보완.

  • 포트별로 CD를 나누어서 제공, 1/2포트가 사용중이여도 3/4포트가 서버와 통신가능

  • 한계:
    • 결국 서버가 1대이기떄문에 서버와 통신이 가능한 PC는 1대 뿐임.
    • CD는 나누었지만 Broadcasting domain은 나누지못함. 브로드캐스팅을 사용하는 arp가 다수일시 n/w상의 장치 성능저하

  • 기능:

    • Learn: 연결된 NIC들의 MAC addr.을 기억하여(brid. Table), CD내/외부 송신 결정
    • Flood: brid. Table에 없는 mac addr. 요청이 올 경우 들어온 곳을 제외한 나머지 포트로 브로드캐스트나 멀티캐스트
    • Forward brid. table상의 mac addr. 요청이 올 경우 해당 포트로 전달
    • Filter : 같은 cd안에 있을 경우 fwd 하지않고 내부에서 처리. 이 기능으로 인해 cd나누기 가능
    • Age: Learn한 주소에서 일정시간동안(dflt. 5분) 연결없을 시table에서 삭제. 연결 발생시 refresh됨
Brid. Swit.
소프트웨어 기반 처리 하드웨어 기반 처리
Port 수 적음 Port 수 많음
Store-forward 방식 추가로 cut-though 및 fragment-free 방식 사용가능
저렴 비쌈

Looping

  • 두 호스트 사이에 스위치(또는 브릿지)가 2개 이상 있어 패킷이 계속돌아 n/w망 전체가 통신 불가상태가 되는 것.
  • 이를 방지하기위해 스패닝 트리 알고리즘 사용

폴트 톨러런스 로드밸런싱

Part5 IP addr. & Subnet Mask.

IP addr.

  • 이진수 32자리로 구성. 8자리마다 점을찍어(=1옥텟씩 나누어) 10진수의 4개의 옥텟으로 표현. 32비트, 4바이트
  • 네트워크 부분(network part)와 호스트부분(host part)로 구분됨. 이를 나타내 주는 것이 subnet mask
  • 네트워크 부분=브로드캐스트 도메인은 동일하고, 호스트부분은 달라야 정상적인 통신이 발생가능
  • 이러한 네트워크 부분과 호스트 구분은 5개의 A B C D E Class로 분류되어있음.

Subnet mask

  • 서브넷; IP addr. 의 class에 따라 부여받은 네트워크를 작은 네트워크(sub-network)로 나누어서 사용
  • 서브넷 마스크; IP addr.에 적용하여 n/w part를 알려줌으로써 어떻게 subnetting 되었는지를 알려줌

  • 만약 B Class의 IP대역을 받아 그대로 사용할 경우, 65,546개의 장치가 통신하게 되므로 CD발생. 나누어 사용해야함.

  • 특징
  1. 나누어진 네트워크 이므로 라우터를 사용해야만 통신가능
  2. 2진수로 변환하였을 때 1이 연속되게 나와야함.

Part6. STP & VLAN

STP (Spanning Tree Protocol) ;

  • 스위치나 브리지 간의 Looping을 방지하기 위한 프로토콜.

  • Source로부터 destination 까지 2개 이상의 경로가 있을 시(fault tolerance or load balancing) 1개의 경로만을 남기고 끊어 두었다가 문제 발생 시 경로 되살림.

  • Bridge ID ; 48비트의 MAC Addr.앞에 16비트의 Bridge Priority를 적용하여 brd. ID생성. B.P. 기본값은 32768
  • Path cost ; 장비와 브리지 간에 얼마나 가까이, 얼마나 빠른 링크로 연결되어 있는지 판별. 가깝고 빠를수록 COST 낮아짐.

핵심 동작 원리

  1. N/W당 1개의 Root Bridge를 가짐
  2. Non-root bridges는 1개의 Root Port를 가짐
  3. Segment(브리지 또는 스위치간 연결링크)당 하나의 Designated Port를 가짐.
  4. 이후 Root port와 Desig. Port를 제외하고는 모두 차단

결정 기준

  1. 낮은 ROOT BID 값
  2. 낮은 Path Cost 값
  3. 낮은 Sender BID 값
  4. 낮은 Port ID 값

BPDU(Bridge protocol data unit)

  • 위의 Root brid. 선정, Root port 및 desig. Port. 선정에 필요한 데이터 값의 모음
  • Root BID, Root Path Cost, Sender BID, Port ID등의 정보가 담겨있음.

Part7. Router

Reference

진강훈. (2018). “후니의 쉽게 쓴 시스코 네트워킹.(4th ed.)” 서울: 성안당.

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