네트워크 큰 그림

네트워크 기본 구조

네트워크는 노드와 간선으로 이루어진 자료구조라는 점에서 그래프의 형태를 가짐

네트워크 토폴리지: 네트워크 상에서 노드와 노드 사이의 연결 구조 ex) 망형, 트리형, 링형, 성형, 버스형(선형)

 

호스트: 네트워크의 가장자리에 위치하면서 네트워크를 통해 주고받는 정보를 최초로 송신하고 최종 수신하는 노드

클라이언트: 요청을 보내는 호스트

서버: 응답을 보내는 서버

중간 노드: 가장 자리에 위치한 호스트가 주고받는 정보들을 원하는 수신지까지 안정적으로 전송하는 역할 ex) 스위치, 라우터, 공유기 등

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LAN과 WAN

LAN(Local Area Network): 근거리 네트워크를 의미하며, 이름 그대로 가정이나 기업처럼 비교적 가까운 거리를 연결하는 한정된 공간에서의 네트워크

• 집이나 사무실에 있는 공유기를 통해 모든 네트워크 기기가 통신하고 있다면 LAN이 공유기를 기준으로 구축되었다고 할 수 있음
• 해당 공유기와 연결된 네트워크 기기들은 모두 같은 네트워크(LAN)에 속해 있다고 인식

WAN(Wide Area Network): 원거리 네트워크로, LAN간 통신 담당으로 인터넷을 가능하게 만드는 네트워크

• 일반적으로 ISP(Internet Service Provider)라는 인터넷 서비스 업체가 구축하고 관리 ex) KT, LG U+, SK브로드밴드

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패킷 교한 네트워크

네트워크를 통해 주고받는 데이터는 한 번에 송수신되지 않고, 여러 데이터로 쪼개져서 송수신됨. 이렇게 네트워크를 통해 송수신되는 데이터의 단위를 패킷(packet)이라고 함

• 오늘날의 네트워크는 패킷 단위로 주고받는 정보를 쪼개서 송수신하고 수신지에서 재조립하며 패킷을 주고받는 '패킷 교환 네트워크'가 대부분
• 하나의 패킷 = 페이로드 + 헤더 (+ 트레일러)
  • 페이로드: 패킷에서 송수신하고자 하는 데이터
  • 헤더와 트레일러: 패킷에 추가되는 부가 정보

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주소의 개념과 전송 방식

올바르게 정보를 주고받기 위해서는 서로를 특정할 수 있는 정보인 주소가 필요함.

주소(address): 패킷의 헤더에 명시되는 정보로, 네트워크에서 사용되는 대표적인 주소로는 IP 주소와 MAC 주소가 있음

 

주소를 바탕으로 다양한 수신지 유형을 지정해 패킷을 보낼 수 있음

• 유니캐스트(unicast): 송신지와 수신지가 일대일로 메시지를 주고받는 전송 방식
• 브로드캐스트(broadcast): 네트워크상의 모든 호스트에게 메시지를 전송하는 전송 방식
  • 브로드캐스트가 전송되는 범위를 브로드캐스트 도메인이라고 함
  • 호스트가 같은 브로드캐스트 도메인에 속해 있는 경우에는 같은 LAN에 속해 있다고 간주
• 멀티캐스트(multicast): 네트워크 내의 동일 그룹에 속한 호스트에게만 전송하는 방식
• 애니캐스트(anycast): 네트워크 내의 동일 그룹에 속한 호스트 중 가장 가까운 호스트에게 전송하는 방식

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두 호스트가 패킷을 주고받는 과정

네트워크 내의 호스트는 서로가 주고받을 내용(패킷)을 이해할 수 있어야 하고, 이를 올바르게 주고받을 수 있어야 함

프로토콜: 네트워크에서 통신을 주고받는 노드 간의 합의된 규칙이나 방법

• 패킷을 주고받는 호스트와 네트워크 장비들이 서로 주고받는 정보를 이해하려면 같은 프로토콜을 이해해야 하고, 같은 프로토콜로 통신해야 함
• 프로토콜마다 목적과 특징이 다름 ex) IP는 네트워크 간의 주소한다는 목적을 지닌 프로토콜이고, ARP는 IP 주소와 MAC 주소를 대응시킨다는 목적을 지닌 프로토콜임

네트워크 참조 모델: 통신이 이루어지는 단계를 계층적으로 표현한 것

• OSI 7계층: 국제 표준화 기구(ISO)에서 만든 네트워크 참조 모델로, 통신 단계를 7개의 계층으로 나눔, 네트워크의 이론적 기술을 목적으로 사용
• TCP/IP 4계층: 구현과 프로토콜에 중점을 둔 네트워크 참조 모델

(왼)OSI 7계층, (오)TCP/IP 4계층

1. 물리 계층: 가장 최하위 계층으로, 비트 신호를 주고 받는 계층
   • 컴퓨터는 0과 1만을 이해할 수 있기 때문에 네트워크를 통해 주고받는 정보 또한 0과 1로 이루어진 신호로 구성됨
   • 이러한 신호를 유무선 통신 매체를 통해 운반하는 계층
2. 데이터 링크 계층: 같은 LAN에 속한 호스트끼리 올바르게 정보를 주고받기 위한 계층
   • 같은 네트워크에 속한 호스트를 식별할 수 있는 주소(MAC 주소)를 사용하고, 물리 계층을 통해 주고받는 정보에 오류가 없는지 확인
3. 네트워크 계층: 네트워크 간 통신을 가능하게 하는 계층
   • LAN을 넘어 다른 네트워크와 통신을 주고받기 위해 필요한 계층
   • 네트워크 간 통신 과정에서 호스트를 식별할 수 있는 주소(IP 주소)가 필요함
4. 전송 계층: 신뢰성 있는 전송을 가능하게 하는 계층
   • 네트워크를 통해 송수신되는 패킷은 전송 도중에 유실될 때도 있고, 순서가 뒤바뀔 때가 있는데 이러한 상황에서 신뢰성 있는 전송 가능하게 함
   • 포트(port) 정보를 통해 특정 응용 프로그램과의 연결 다리 역할을 수행하는 계층
   • 대표적인 프로토콜로는 TCP, UDP가 있음
5. 세션 계층: 응용 프로그램 간의 연결 상태를 의미하는 세션을 관리하기 위한 계층
   • 응용 프로그램 간의 연결 상태를 유지하거나 새롭게 생성하고, 필요하다면 연결을 끊는 역할
6. 표현 계층: 번역가와 같은 역할을 하는 계층으로, 인코딩과 압축, 암호화와 같은 작업 수행
7. 응용 계층: 사용자와 가장 밀접하게 맞닿아 있어 여러 네트워크 서비스를 제공하는 계층으로, 중요한 프로토콜 다수 포함
   • 대표적인 프로토콜로는 HTTP, HTTPS, DNS 등

캡슐화와 역캡슐화

각 계층에서는 어떤 정보를 송신할 때 상위 계층으로부터 내려받은 패킷을 페이로드로 삼아, 각 계층에 포함된 프로토콜의 각기 다른 목적과 특징에 따라 헤더 혹은 트레일러를 덧붙인 다음 하위 계층으로 전달

캡슐화(encapsulation): 송신 과정에서 헤더(및 트레일러)를 추가해 나가는 과정

역캡슐화(decapsulation): 캡슐화 과정에서 붙인 헤더(및 트레일러)를 각 계층에서 확인한 뒤 제거하는 과정

계층	패킷의 이름
그 이상의 계층	데이터(data) 또는 메시지(message)
전송 계층	TCP 기반 패킷인 경우	세그먼트(segment)
	UDP 기반 패킷인 경우	데이터그램(datagram)
네트워크 계층	패킷(이하 IP 패킷) 또는 데이터그램
데이터 링크 계층	프레임(frame)
물리 계층	심볼(symbol) 또는 비트(bit)

 

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참고 자료

이것이 취업을 위한 컴퓨터 과학이다 with CS 기술 면접