Day2. 네트워크

네트워크 통신모델

네트워크 통신모델은 정말 많은 종류가 있지만 현재는 OSI 7Layer와 TCP/IP모델 2가지를 주로 사용한다.

1. OSI 7Layer(이론,참조 모델)

ISO와 CCITT가 합작하여 만든 모델로 표준화에 중점을 두고 만든 모델로 설명하기 좋은 모델이다. 

다른 언어를 사용하더라도 호환성이 최대화 되었기에 참조모델로도 사용한다.

하지만 실 생활에 사용하기에는 너무 딱딱해서 이론 및 참조용으로만 사용한다.

*참조용의 대표적 모델은 WIFI가 있다.

(대부분의 인터넷 프로토콜은 TCP/IP모델인데 이는 유선을 중심으로 이루어진 모델이다. 하지만 WIFI는 무선으로 

하드웨어와 네트워크 연결에 에러가 발생하는데 이때 OSI를 통하여 1계층,2계층 사이를 참조모델로 변환하여 사용한다.)

특성 

-계층 구조를 가지고 있다.  => 각 계층은 자기 자신만의 고유 역할을 갖으며 동작한다.

-상호호환성을 갖는다. => 각 계층의 고유 역할을 수행한다면 다른 프로토콜 사용해도 통신이 가능하다.(상호참조)

-장애처리(Trouble&Shooting) => 각 계층이 역할이 명확하기 때문에 문제 지점을 체크하고 해결 및 통신할 수 있다.

App Program : 사용자와 OSI 7 Layer 사이의 중계자 역할을 한다. 

USER <-> App Program <-> OSI Layer

계층의 종류

================상위계층============= : 사용자를 위한 네트워크 데이터를 생성 하는 계층으로 개발자들이 사용한다.

7층 응용계층(Application)

- 네트워크에 원본 데이터를 생성하는 계층으로 네트워크 인터페이스 같은 서비스를 제공한다 (사용자가 요구하는 데이터를 생성한다.)

  ex) http(http 프로토콜이용한 웹서비스제공), DNS서비스(도메인주소 -> IP주소 변환), FTP(파일전송서비스), tFTD : FTP보다 가벼운 전송서비스 smtp,POP3,IMAP(메일 송수신 서비스), telnet(원격접속프로토콜) ssh(암호화프로토콜) dhcp(IP할당프로토콜) 

snmp(simple network management protocol: 네트워크를 원격에서 모니터 및 관리)

6층 표현계층(Presentation)

- 응용계층(7계층)의 표현 양식을 결정한다. 이때 암호화 혹은 압축 작업도 이루어진다.

   * 표현양식은 ASCII코드로 인코딩 되어 어느 웹이서든 호환이 가능하다.

   * 확장자는 데이터 표현양식이다 ex) HTML

   * 압축은 데이터 전송이 느린 시절 유용했지만 지금은 무의미하다.

5층 세션계층(Session)

- 세션을 연결하고 유지하고 종료하는 일련의 과정을 처리 하는 계층

   *세션이란?: 통신하는 두 호스트 장비에 있는 프로그램 혹은 프로세스 간의 연결

****통신을 위한 주소 

1) port : 2byte(16bit)로 구성된 양의 정수형 주소이다. 출발지(Source)와 목적지(Destination)주소를 사용한다.

2) IP: 4byte(32bit) 데이터로 8bit씩 옥텍구성하여 10진수로 표현한다.

3) MAC : 물리적 주소로 6바이트(48비트)의 주소값을 갖는다. 표현방식은 1byte(aa:bb:cc:dd:ee) 혹은 2byte(aabb,ccdd,eeff)

방식이 있으며 주로 16진수로 표기한다.

===============하위계층==============: 컴퓨터를 위해 상위계층 데이터를 전달 및 처리 하는 계층

4층 전송계층(transport)

- 서비스를 구분하거나 통신장비를 구분한다.

*프로토콜 종류

1)TCP(transmission control protocol) : 연결지향형 프로토콜

데이터 전송을 위해 3-HAND-SHAKE(SYN, SYN+ACK, ACK) 연결을 통해 전송여부를 확인하며 데이터 신뢰성을 높힌다.

-신뢰성이 높기에 일반적인 통신에 사용된다.

2)UDP(User Datagram Protocol): 비연결 지향 프로토콜

비연결 상태이기에 연결 여부 상관 없이 데이터를 송신한다. TCP와 달리 과정이 단순하고 헤더(TCP:20Byte vs UDP:8byte)가 작아 

데이터 처리가 빠르게 가능하다. (QOS를 사용한다.)

QOS란? Quality of Service의 약자로 데이터 처리의 우선순위를 설정하고 처리한다. 실제 데이터 처리는 일정 부분 이상을 받고 

인터럽트 한 뒤에 처리하게 된다. 하지만 QOS를 통해 우선 처리해야하는 데이터가 있다면 OS는 바로 인터럽트하여 데이터를 

처리한다. UDP가 사용하며 이를 통해 실시간 스트리밍 서비스가 가능하다.

3)주소 : 포트는 2바이트(16비트)로 구성된다.

-Well Knwon Port 1-1023번 포트

http(tcp:80), DNS(tcp(서버-서버),udp(유저-유저):53) , FTP(tcp:21(제어), 20(데이터)), tftp(udp:69), smtp(tcp:25), pop3(tcp:110)

telnet(tcp:23), ssh(tcp:22), dhcp(udp:67(서버),68(유저))*IP주소 할당이기에 TCP는 불가능*, snmp(udp:161(매니저), 162(클라이언트)

-unknown port(Random port): 1024-65525로 이루어져있다. 

*데이터 캡슐화(encapsulation & de-encapsulation)

데이터 캡슐화란 각 계층에 역할에 맞는 정보를 제공하는 해당 계층 프로토콜에서 생성된 정보로 상위 정보에서 받은 캡슐화 데이터에 헤더를 붙인다. 이때 각 계층에서 추가된 정보는 헤더 정보처리를 안하면 나중 de-encapsulation이 불가능하다.

[2header - 3Header - 4Header - 5Header - 6Header - 7Header - Data - 2Footer]의 캡슐로 이루어진다.

*PDU : 계층 헤더 + SDU(이전 계층에서 처리한 데이터)

- 4계층 PDU:세그먼트 = 4계층헤더 + 데이터원본(어플리케이션)

4계층 장비 : L4 스위치(분산부하장치)

포트주소를 가지고 서비스를 구분하며 서버 어디로 보낼지 순서를 정한다. 다수 연결시 각 서버 장비에 데이터를 분산시켜 서버가 받는 부하를 줄여준다.(DDOS 공격에도 탱커의 역할을 하며 서버 대신 죽는다.)

3층 네트워크(Network)

-어느 서버로 가야하는지 목적지를 알려주는 계층이다.(IP사용)

->IP라는 논리적 주소를 이용하여 sourcd -> destination까지의 최적 경로를 설정한다.

-프로토콜 :IP프로토콜, ARP(Adress resolution protocol), ICMP(internet contol Message Protocol) IGMP(Internet Group Message Protocol)등이 있다,

**arp란 3계층 2계층 사이의 프로토콜로서 가상 주소를 통해 물리적 주소를 가져온다.(IP -> MAC)

**ICMP : 비연결 프로토콜로 네트워크 신뢰성이 낮기 때문에 문제가 생기면 각종 에러메세지 및 관리메세지를 알려준다.

-주소 : IP(4Byte=32bit)를 옥텍 단위로 표기한다. ex) 192.168.44.1   (8진수 옥텍단위를 10진수로 변환한다.)

-PDU : 패킷, 데이터그램

-장비 :  L3 스위치, 라우터, 공유기(스마트허브=스위치+라우터)

2층 데이터링크(Data Link)

노드간 통신 프로토콜을 결정하는 계층으로 물리계층의 영향을 굉장히 많이 받는 계층이다.

(물리적으로 어떤 구간을 사용하는가가 중요하다. ex: lan cable, wan cable)

*노드란 통신 단말 장비(호스트,핸드폰,라우트,게이트웨이 등 통신이 가능한장비)들 간의 사이를 나타낸다.

A장비     <—————-->       B장비

       게이트    라우터    게이트

프로토콜: 

-LAN - BMA(Broadcast Multiple access) 다중 접속 환경에서 통신가능하다(이더넷)

-WAN (Point to Point) 1:1접속 프로토콜 -> HDLC, PPP

-WAN (Non-Broadcast Multiple Access) FRAME RELAY, ATM(패킷방식이지만 가상 서킷을 사용하여 독점방식)

Multiple Acess란? -> 스위치 같은 장비를 통해 다중 접속되어 브로드캐스트가 가능한것을 말한다

주소: MAC(6Byte=48bit) -> Network망 내에서 유일한 값을 같는다. -> 중복시 통신이 불가능하다. 다른네트워크는 중복되어도 상관없다.

MAC의 공식명칭 -> EUI-48( 앞의 3바이트 24비트는 만들어진 조직의 아이디 뒤의 2바이트는 제조번호로 변경이 불가능하다.)

PDU(단위) : 프레임(사이즈를 맞추어야한다. <-풋터를 통해)

장비 : L2스위치(하드웨어기반) 브릿지(소프트웨어기반 분배기)

 

1층 물리적 (Physical)

프로토콜, 주소, PDU는 존재하지 않는다. 

장비 : cable, connector, repeater, Hub가 있다.

TCP/IP dod model (TCP/IP Depart of depend model)

운영 및 실행에만 촛점을 둔 유선 통신 프로토콜이다. OSI와 달리 미국방성에서 만들었으며 현재 가장 많이 사용한다.

전통적 모델로는 4계층으로 TCP/IP모델이 이루어져있다.

4계층 : Application Layer(응용계층)                             OSI의 567계층과 비슷한 역할을 수행한다.

3계층 : Host to Host Transport Layer(전송계층)              OSI의 4계층과 비슷한 역할을 수행한다.

2계층 : internet Layer(인터넷계층)                               OSI의 3계층과 비슷한 역할을 수행한다.

1계층 : Network interface layer(네트워크인터페이스계층) OSI의 1,2계층의 역할을 한다.(이후 수정된 모델은 1계층을 1,2계층으로 다시 분할하기도 한다.)