혼자 공부하는 네트워크
혼자 공부하는 네트워크
| # | 진도 | 기본 미션 | 선택 미션 |
| 1주차 (7/1 ~ 7/7) |
Chapter 01 | OSI 모델 및 TCP/IP 모델 차이점을 정리하고, 이를 바탕으로 네트워크 계층 구조를 작성해 보기(p. 62 참조) | Ch.01(01-1) 확인 문제 2번(p.35), (01-3) 확인 문제 2번(p.73) 풀고 설명하기 |
| 2주차 (7/8 ~ 7/14) |
Chapter 02 | Ch.02(02-1) 확인 문제 2번(p.87), (02-3)확인 문제 4번(p.111) 풀고 설명하기 | 집에 있는 케이블에 표기된 명칭 표기를 바탕으로 케이블 구조 및 전송속도 가늠해 보기 |
| 3주차 (7/15 ~ 7/21) |
Chapter 03 | Ch.03(03-1) 확인 문제 1번(p.147), (03-3) 확인 문제 2번(p.187) 풀고 설명하기 | 본인 컴퓨터의 IP 주소와 MAC 주소 파악해 보기 |
| 4주차 (7/22 ~ 7/28) |
Chapter 04 | Ch.04(04-1) 확인 문제 1번(p.206), (04-2) 확인 문제 2번(p.225) 풀고 설명하기 | 작업 관리자에서 프로세스별 PID 확인해 보기 |
| 5주차 (8/5 ~ 8/11) |
Chapter 05 | Ch.05(05-1) 확인 문제 1번(p.271), (05-2) 확인 문제 2번(p.307), 풀고 설명하기 | HTTP 요청 메시지 확인해 보기 |
| 6주차 (8/12 ~ 8/18) |
Chapter 06~07 | Ch.06(06-2) 확인 문제 1번(p.379), (07-2) 확인 문제 2번(p.407) 풀고 설명하기 | 와이어샤크에서 실제 TCP/UDP 패킷 확인해 보기 |
이번 주 진도
| # | 진도 | 기본 미션 | 선택 미션 |
| 2주차 (7/8 ~ 7/14) |
Chapter 02 | Ch.02(02-1) 확인 문제 2번(p.87), (02-3)확인 문제 4번(p.111) 풀고 설명하기 | 집에 있는 케이블에 표기된 명칭 표기를 바탕으로 케이블 구조 및 전송속도 가늠해 보기 |
기본 미션: Ch.02(02-1) 확인 문제 2번(p.87), (02-3)확인 문제 4번(p.111) 풀고 설명하기
Q. 이더넷 프레임에서 ㄱ, ㄴ, ㄷ에 들어갈 올바른 단어를 보기에서 찾아서 빈칸을 채워 보세요.
보기) FCS, 송신지 MAC 주소, 프리앰블
| 헤더 | 페이로드 | 트레일러 | |||
| ㄱ | 수신지 MAC 주소 | ㄴ | 타입/길이 | 데이터 | ㄷ |
| 8바이트 | 6바이트 | 6바이트 | 2바이트 | 46~1500바이트 | 4바이트 |
A) ㄱ: 프리앰블, ㄴ: 송신지 MAC 주소, ㄷ: FCS
이더넷 프레임의 제일 앞에는 프레임의 시작을 알리는 프리앰블이 들어간다.
그 뒤에는 수신지 MAC 주소, 송신지 MAC 주소가 들어간다.
마지막에는 프레임 손상 여부 검사를 위한 FCS가 들어간다.
Q. CSMA/CD와 관련해 서로 맞는 용어끼리 선으로 이어 보세요.
1) CS - - 충돌 검출
2) MA - - 캐리어 감지
3) CD - - 다중 접근
A) CS - 캐리어 감지, MA - 다중 접근, CD - 충돌 검출
Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
선택 미션: 집에 있는 케이블에 표기된 명칭 표기를 바탕으로 케이블 구조 및 전송속도 가늠해 보기
정리
02-1 이더넷
이더넷(Ethernet)
- 현대 LAN 환경에서 가장 대중적으로 사용되는 기술으로, 유선 LAN 환경은 이더넷 표준을 따른다.
이더넷 표준
- IEEE 802.3: 이더넷 관련 다양한 표준의 모음
- 계속 표준이 늘어나고 있어 뒤에 버전을 나타내는 알파벳을 표기한다.
- 이더넷 표준에 따라 지원되는 네트워크 장비, 통신 매체의 종류, 전송 속도 등이 달라진다.
통신 매체 표기 형태
전송속도BASE-추가 특성
- ex) 100GBASE-LR4
| 전송 속도 | 최대 전송 속도를 나타낸다. 숫자만 표기되어 있는 경우 Mbps, G가 붙을 경우 Gbps. |
| BASE | 베이스밴드의 약자로 변조 타입(비트 신호로 변환된 데이터를 통신 매체로 전송하는 방법)을 의미한다. 이더넷 통신 매체는 대부분 BASE를 사용한다. |
| 추가 특성 | 통신 매체의 특성을 명시한다. 전송 가능 최대 거리, 물리 계층 인코딩 방식, 레인 수 등... 통신 매체의 종류 - C: 동축 케이블 - T: 트위스티드 페어 케이블 - S: 단파장 광섬유 케이블 - L: 장파장 광섬유 케이블 |
예시)
10BASE-T 케이블: 10Mbps 속도를 지원하는 트위스티드 페어 케이블
1000BASE-SX 케이블: 1000Mbps 속도를 지원하는 단파장 광섬유 케이블
1000BASE-LX 케이블: 1000Mbps 속도를 지원하는 장파장 광섬유 케이블
지원되는 속도에 따른 구분
- 고속 이더넷: 100Mbps 가량
- 기가바이트 이더넷: 1Gbps 가량
- 10기가바이트 이더넷: 10Gbps 가량
이더넷 프레임
- 이더넷 네트워크에서 주고받는 프레임(데이터링크 계층)
| 프리앰블 | 프레임의 시작을 알리는 8바이트 크기 정보 |
| 수신지 MAC 주소 송신지 MAC 주소 |
일반적으로 고유하고 변경되지 않는 물리적 주소. 네트워크 인터페이스마다 6바이트 길이로 부여된다. LAN 내의 송수신지를 특정한다. NIC 장치가 네트워크 인터페이스 역할을 하기 떄문에 한 컴퓨터에 NIC가 여러 개 있다면 MAC 주소도 여러 개 있을 수 있다. |
| 타입/길이 | 길이: 1500(15DC) 이하일 경우 프레임의 길이, 1536(0600) 이상일 경우 타입을 의미한다. 타입(이더타입): 어떤 정보를 캡슐화했는지 나타내는 정보로 상위 계층에서 사용되는 프로토콜이 명시된다. |
| 데이터 | 페이로드. 상위 계층에서 전달받거나 전달해야 할 내용. - 최대 크기: 1500 바이트 - 최소 크기: 46바이트. 만약 이보다 작다면 패딩이 0으로 채워진다. |
| FCS (Frame Check Sequence) |
트레일러. 오류 검출용 정보. CRC(Cyclie Redundancy Check)라는 오류 검출용 값이 들어간다. 1. 송신지에서 프리앰블을 제외한 필드 값들을 바탕으로 CRC를 계산해 FCS 필드에 명시한다. 2. 전송 중에 프레임에 손상이 있을 경우 수신지에서 계산한 CRC 값이 FCS 필드와 달라진다. |
이더넷 이외 LAN 기술: 토큰링
- 호스트들이 링 형태로 연결되어있다. 돌아가며 토큰이라는 특별한 정보를 교환한다. 네트워크 내 다른 호스트에게 메시지를 송신하려면 반드시 이 토큰이 필요하다.
02-2 NIC와 케이블
NIC(Network Interface Controller): 호스트와 통신 매체를 연결하고 MAC 주소가 부여되는 네트워크 장비
- 통신 매체의 신호와 컴퓨터가 이해하는 정보를 상호 변환한다.
- 호스트가 네트워크를 통해 송수신하는 정보는 NIC를 거친다.
- MAC 주소를 인식하여 자신과 관련 없는 수신지 MAC 주소가 명시된 프레임은 폐기한다.
- FCS 필드를 토대로 오류를 검출해서 잘못된 프레임을 폐기한다.
- NIC마다 지원되는 속도가 다르다.
케이블: NIC에 연결되는 물리 계층의 유선 통신 매체
트위스티드 페어 케이블
- 구리 선으로 전기 신호를 주고받다.
- 커넥터(주로 RJ-45 사용)와 케이블 본체(구리 선이 두 가닥씩 꼬아진 형태)로 이루어져 있다.
- 구리 선은 노이즈에 민감해서 차폐(shielding, 구리 선 주변을 감싸 노이즈를 감소시키는 방식)를 사용한다.
| STP | 포일 실드로 노이즈를 감소시킨 케이블 |
| FTP | 브레이드 실드로 감싼 케이블 |
| UTP | 아무것도 감싸지 않은 구리 선만 있는 케이블 |
| XX/YTP | XX에는 외부를 감싸는 실드의 종류(하나 혹은 두 개), Y에는 꼬인 구리 선 쌍을 감싸는 실드의 종류 |
- 카테고리에 따라서도 구분 가능하다. 카테고리가 높을수록 지원 대역폭, 데이터의 양, 속도가 높아진다.
광섬유 케이블
- 빛 신호를 이용해 정보를 주고 받는 케이블이다.
- 속도가 빠르고 먼 거리까지 전송이 가능해 대륙 간 네트워크 연결에도 사용된다.
- 다양한 커넥터가 사용 된다. LC 커넥터, SC 커넥터, FC 커넥터, ST 커넥터
- 머리카락과 같은 형태의 광섬유로 구성된다.
- 코어: 실질적으로 빛이 흐르는 부분
- 클래딩: 빛이 코어 안에서만 흐르도록 빛을 가두는 역할
| 싱글 모드 광섬유 케이블 | 멀티 모드 광섬유 케이블 | |
| 색 | 노란색, 파란색 | 아쿠아색, 오랜지색 |
| 코어의 지름 | 8~10 마이크로미터 | 50~62.5 마이크로미터 |
| 빛의 이동 경로 | 한 경로로만 이동할 수 있음 | 여러 경로로 이동할 수 있음 |
| 전송 거리 | 신호 상실이 적어서 장거리 전송에 적합 | 신호 손실이 클 수 있어 장거리 전송이 부적합 |
| 비용 | 높음 | 낮음 |
| 파장 | 장파장 | 단파장 |
02-3 허브
네트워크 장비
| 물리 계층 | 데이터 링크 계층 | |
| 대표 장비 | 허브 | 스위치 |
| 주소 개념 | 없다 | 있다 |
| 정보 조작, 판단 | 할 수 없다 | 할 수 있다 |
허브의 특징
- 받은 정보는 모든 포트로 내보낸다.
- 정보에 대한 어떠한 조작과 판단을 하지 않기 때문이다.
- 불필요한 트래픽이 많아진다.
- 반이중 통신
- 반이중: 한 번에 한쪽 방향으로만 통신 가능
- 전이중: 동수에 양방향으로 통신 가능
리피터
- 또 다른 물리 계층 장비로 전기 신호가 감소하거나 왜곡되는 것을 방지하기 위해 전기 신호를 증폭시켜 준다.
- 허브가 리피터의 기능을 포함하는 경우가 많다.
충돌
- 동시에 허브에 신호를 송신하면 충돌이 발생한다.
- 수신한 정보를 모든 포트로 내보냄 + 반이중 통신이라는 특징 때문에 발생한다.
콜리전 도메인
- 충돌이 발생할 수 있는 영역
- 허브에 연결된 모든 호스트는 같은 콜리전 도메인에 속한다.
- 충돌을 줄이기 위해서 콜리전 도메인은 작아야 한다.
CSMA/CD
- 반이중 이더넷 네트워크에서 충돌을 방지하는 대표적인 프로토콜
- Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
- 캐리어 감지(Carrier Sense): 통신 매체의 현재 사용 가능 여부 검사: 메시지를 보내기 전 현재 전송 중인 것이 있는지 먼저 확인
- 다중 접근(Multiple Access): 복수의 호스트가 부득이 동시에 네트워크 접근할 경우 충돌 발생
- 충돌 검출(Collision Detection): 전송 중단, 충돌 발생을 알리는 잼 신호 보냄. 임의의 시간 기다린 뒤 재전송
02 - 4 스위치
수신지 호스트가 연결된 포트로만 내보내고 전이중 모드로 통신하면 충돌 문제를 해결할 수 있다.
스위치
- 특정 MAC 주소를 가진 호스트에만 프레임을 전달 가하다.
- 전이중 모드 통신이 가능하다. (CSMA/CD 프로토콜 필요X)
- 2계층에서 사용한다 하여 L2 스위치라고도 보르나 상위 계층에서 사용하는 L3, L4 스위치도 있다.
주요 기능1. MAC 주소 학습 기능
- 전달받은 신호를 원하는 포트로만 내보낸다.
- 포트별로 콜리전 도메인이 나누어지기에 충돌 위험이 감소한다.
- MAC 주소 테이블: 스위치 포트와 연결된 호스트의 MAC 주소 간의 연관 관계를 나타내는 정보
- 처음에는 호스트의 MAC 주소와 연결된 포트의 연관 관계를 모른다.
- 프레임 내의 송신지 MAC 주소 필드를 바탕으로 학습한다.
- 수신지 학습은 되지 않았기 때문에 송신지를 제외한 모든 포트로 전송한다.
- 수신지 호스트에서는 응답 프레임을 전송할 때 또 송신지 MAC 주소를 학습한다.
- 이후 학습이 된 호스트끼리 통신할 때는 다른 포트로 전송하지 않는다.
- 관련 용어
| 플러딩 | 허브처럼 송신지를 제외한 모든 포트로 전송하는 것 |
| 필터링 | 다른 포트로는 내보내지 않는 것 |
| 포워딩 | 수신지가 연결된 포트로 내보내는 것 |
브리지
데이터 링크 계층의 스위치와 유사한 장비로 현재 자주 사용되지 않지만 용어로서의 브리지는 자주 등장한다.
- 네트워크 영역 구획, 네트워크 확장
주요 기능2. VLAN 기능
- 논리적으로 LAN을 분리하여 가상의 VLAN을 구성하는 기능
- 불필요한 트래픽(플러딩)으로 인한 성능 저하를 방지한다.
- 호스트가 브로드캐스트를 하게 되면 다른 VLAN까지 전달되지 않는다.
- 사실상 다른 네트워크로 간주되기 때문이다.
- VLAN의 종류
- 포트 기반 VLAN: 스위치의 포트가 VLAN을 결정
- MAC 기반 VLAN: 사전에 설정된 MAC 주소에 따라 VLAN을 결정
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