[linux기초] 6. 네트워크 기초

01 Feb 2020

linux

OSI 7 Layer

ISO에서 정의한 네트워크 통신 표준 모델
총 7개의 단계로 이루어진 7계층 구조

1계층 - 물리 계층

주로 전기적 및 기계적인 특성으로 통신 케이블로 데이터를 전송하는 기능
사용되는 단위로 bit(0,1)이며 전기적으로 on,off를 나타냄
케이블, 리피터, 허브

2계층 - 데이터링크 계층

물리계층을 통해 송수신되는 정보의 흐름과 오류를 관리
맥주소를 가지고 통신이 가능한 계층
사용되는 단위로는 프레임 (bit의 모음)
브릿지, L2스위치

3계층 - 네트워크 계층

데이터를 목적지까지 가장 아전하고 빠르게 전달하는 목적 => 라우팅
경로배정을 하고 경로에 따라 데이터를 전달하는 것이 하는 일
랜상 상호 네트워킹 가능
사용되는 단위는 패킷
라우터, L3스위치

4계층 - 전송 계층

정보를 분할하고 다시 함치는 과정을 담당
통신과정에 있어 오류제어와 흐름제어를 한다
사용되는 단위는 세그먼테이션
TCP, UDP

5, 6, 7계층 - 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층

세션 계층
- 통신사이의 연결이 끊이지 않게 세션을 열어 관리하는 역하
표현 계층
- 다양한 데이터의 포맷을 일정한 포맷으로 변환하고 압축과 암/복호화 작업을 수행하는 역할
응용 계층
- 응용프로그램과 사용자 사이의 인터페이스를 제공하는 역할

계층	특징	데이터종류	프로토콜/서비스
7 - 응용	각종 응용서비스 제공	메시지	HTTP, FTP, Telnet, SMTP, SMTP등
6 - 표현	압축, 암호화	메시지	MPEG, MIDI, ASCII, JPEG, ASCII, jpg 등
5 - 세션	동기화, 세선 연결/관리/종료	메시지	NetBios, SAP, SDP, 전송모드 결정
4 - 전송	데이터 전송보장, 흐름제어	세그먼트	TCP, UDP
3 - 네트워크	라우팅	패킷	IP, ICMP, IGMP, ARP
2 - 데이터링크	오류제어, MAC	프레임	PPP, Ethernet, Token Ring, Apple Talk
1 - 물리	물리적 연결 설정	비트 스트림

네트워크 장비

허브
- 물리 계층에서 동작하는 장비
- 더미허브
  - 일반적인 허브
  - 허브로 들어온 데이터를 모든 포트로 뿌려주는 역할
  - 충돌이 발생할 확률이 높고, 연결된 노드가 많을수록 속도가 저하됨
스위칭 허브
- 허브에 스위칭 개념을 도입한 장비
- 허브로 들어온 데이터를 해당 목적지에 해당하는 포트로 전송
- MAC주소를 이용하기 때문에 2계층 장비로 분류되고 충돌 도메인을 나누는 역할을 함
리피터
- 약해진 신호를 수신하여 원래의 형태로 재생하고 증폭하는 장비
- 최근에는 모든 네트워크 장비에 기본적으로 들어가 있는 기능
브릿지
- 데이터링크 계층인 MAC에서 동작하는 장비
- 네트워크를 확장시키고 통신을 격리시키기 위해 사용
- 충돌 도메인을 나누는 역할을 함
라우터
- 3계층 장비로 물리 / 데이터링크 / 네트워크 계층에서 동작
- 라우터는 각 인터페이스마다 MAC주소와 IP주소를 갖는다
- 브로드캐스트 도메인을 나누는 역할을 함

이더넷/LAN의 기본 이해

토폴로지에 따른 분류
- 그물(mesh)형 토폴로지
  - 모든 장치들끼리 점-대-점 링크를 갖는다 -> 많은 링크가 필요
  - 통신량 문제를 해결, 안정성/보안성 상승
- 스타형(성형) 토폴로지
  - 각 장치들은 허브라고 불리는 중앙제어장치와 점-대-점 링크를 갖는다
  - 그물형 토폴로지보다 비용 저렴, 설치/재구성 용이
- 버스형 토폴로지
  - 하나의 긴 케이블이 네트p 상의 모든 장치를 연결하는 형태 -> 적은 양의 링크 수
  - 설치가 용이하지만, 재구성/결합 분리는 어려움
- 링형 토폴로지
  - 자신의 양쪽에 있는 장치와 점-대-점 링크를 갖고, 각 장치는 중계기를 포함
  - 비교적 설치/재구성이 용이하지만 장치 추가가 어렵고 단방향 전송의 단점을 갖는다
규모에 따른 분류
- LAN (Local Area Network)
  - 근거리 통신망. 단일 건물 같은 소규모 지역을 묶는 네트워크
- MAN (Metropolitan Area Network)
  - LAN보다 크고 WAN보다 작은 규모의 네트워크
  - 하나의 도시 정도를 묶는 네트워크
- WAN (Wide Area NEtwork)
  - 광역 통신망
  - 하나의 국가 정도를 묶는 네트워크

TCP/IP 및 네트워크 프로토콜의 이해

프로토콜
- 컴퓨터 간의 통신을 위한 규격
- /etc/protocols에서 주요 프로토콜 번호를 확인할 수 있다
포트번호
- 포트 : TCP와 UDP에서 어플리케이션의 상호 통신을 사용
- OSI 7계층의 4계층(전송계층)에서 사용되는 논리적인 주소
- 0 ~ 65535번의 범위 (2^16) 중에서 0 ~ 1023번까지는 특정 프로토콜이 지정되어 있으며, well-known port라고 불린다
- /etc/services에서 주요 포트 번호를 확인할 수 있다
IP (Internet Protocol)
- IP 주소 : OSI 7계층의 3계층(네트워크 계층)에서 사용되는 논리적인 주소
- 32bits의 길이를 가지며 네트워크 ID와 호스트 ID로 구성되어 있다
- IP주소는 네트워크주소와 호스트주소로 이루어져 있다
- 네트워크 주소는 한 인터페이스의 제공된 주소이고 호스트주소는 해당 인터페이스에서 객체를 구분하는 주소이다.
- 예약된 주소
  - 0.0.0.0/32 : 현재 네트워크를 뜻하는 주소로, 자신의 IP주소를 모를 때 사용
  - 10.0.0.0/8 : A클래스의 사설 주소
  - 127.0.0.0/8 : 루프백 주소
  - 172.16.0.0/12 : B클래스의 사설 주소
  - 192.168.0.0/16 : C클래스의 사설 주소
  - 255.255.255.255/32 : 브로드캐스트 주소. 같은 네트워크 상의 모든 장치에게 패킷을 전송할 때 사용
- IP주소의 클래스
  - Class
    - IP주소를 보고 네트워크와 화스트주소를 구분할 수 있게 해줌
    - 5개의 Class로 이루어진 IP주소
    - A클래스, B클래스, C클래스, D클래스, E클래스
  - A클래스
    - 1-126
  - B클래스
    - 128-191
  - C클래스
    - 192-223
  - D클래스
    - 멀티캐스트용
    - 224-239
  - E클래스
    - 연구용
    - 240-255
- 서브네팅
  - IPv4주소의 고갈로 인해 하나의 네트워크를 여러 개의 서브 네트워크로 나누어 낭비를 막기 위한 방법
  - 서브넷 마스크 : IP주소를 네트워크 주소와 호스트 주소로 구분하기 위한 주소
- IPv6
  - IPv4 주소의 고갈로 더 큰 주소 길이(128bits)를 갖는 주소 체계
  - 크게 확장된 주소 공간, 향상된 서비스와 보완성

구분	IPv4	IPv6
주소 길이	32bits(4개의 필드)	128bits(8개의 필드)
주소할당 방식	클래스 단위	네트워크 규모
브로드캐스트 주소	있음	없음
헤더 크기	가변	고정
QoS 제공	미흡	제공
보안	IPSec 프로토콜 별도 설치	IPSec 자체 지원
Plug&Play	불가(DHCP 이용 가능)	가능

ARP 프로토콜
- IP주소를 이용해 MAC주소를 요청하는 프로토콜
- 보통은 3계층 프로토콜로 분류된 (2계층으로도 분류되는 경우도 있음)
- RARP : MAC 주소를 이용해 IP주소를 요청하는 프로토콜
TCP (Transmission Control Protocol)
- 신뢰적이고 연결지향적인 프로토콜
- 전이중(full-duplex)통신 : 동시에 양방향 전달 가능
- 3-way Handshaking