네트워크
● 송신자의 메시지를 수신자에게 전달하는 과정
● 한 지점에서 원하는 다른 지점까지 정보를 정확하고 빠르게 전송하는 것
프로토콜
송신자와 수신자가 통신간 약속하는 것
ex. OSI 7계층, TCP/IP
Gateway
컴퓨터 네트워크에서 서로 다른 프로토콜을 사용하는 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 컴퓨터나 소프트웨어
네트워크 분류
| 구분 | 개념 | 특성 |
| PAN | ● 3m 이내 |
● 거리가 짧은 특성 ● 무선의 WPAN이 많이 활용 |
| LAN |
● 동일한 지역 내의 고속의 전용 회선으로 연결하여 구성하는 통신망 |
● 수 Km범위 이내 한정된 지역 ● Client/Server 과 peer-to-peer 모델 ● WAN보다 빠른 통신 속도 |
| WAN | ● 광대역 네트워크망으로 서로 관련이 있는 LAN 간의 상호 연결망 |
● LAN에 비해 선로 에러율이 높고, 전송지연이 큼 ● WAN의 설계 시 전송 효율과 특성 고려 ● 두 목적지 사이를 최단경로로 연결시켜 주는 라우팅 알고리즘이 중요 ● 제한된 트래픽 조건하에서 흐름 제어 및 과도한 지연을 제거 |
| MAN | ● LAN과 WAN의 중간 형태의 네트워크 |
● 네트워크 서비스 범위 : 최대 75Km정도 ● 전송매체 : 동축 케이블, 광케이블 ● DQDB |
DQDB( 고속 방송망 )
● 이중 버스형태
● 분산 큐라는 큐잉 방식을 이용하여 전송하기에 앞서 미리 준비된 큐에 데이터를 삽입하고
자기 차례가 되었을 때 전송하는 방식
● 보통 반경 25Km 이내에 있는 LAN의 상호 연결
● 광케이블이나 동축 케이블을 이용
데이터 전송 방식
| 종류 | 내용 | 특성 |
| 단방향 |
단일 방향 ( 키보드, 모니터 ) |
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| 반이중 |
각 지국은 송수신이 가능하나 동시에 송수신은 불가능 ( 워크토키, 민간 방송용 라디오 ) |
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| 전이중 |
동시에 양방향 송수신 가능 ( 전화 네트워크 ) |
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회선교환 방식
| 구분 | 내용 |
| 특징 |
● 전송 전에 회선이 전용선으로 설정 - 동일한 경로( 독점 ) ● 데이터 전송이 없어도 회선 해제 요청이 없으면 계속 접속 유지 ● 전송 시작후 오베헤드가 없음 -> 오버헤드 : 어떤 처리를 하기 위해 들어가는 간접적인 처리 시간 ● Point-to-Point 전송 구조 ● 전송된 데이터의 에러 제어나 흐름 제어는 사용자에 의해 수행 |
| 장점 |
● 대용량의 데이터를 고속으로 전송할 때 좋으며, 고정적인 대역폭 사용 ● 접속에는 긴 시간이 소요되나 그 후 접속이 항상 유지되어 전송 지연이 없으며, 데이터 전송률이 일정함 ● 아날로그나 디지털 데이터로 직접 전달 ● 연속적인 전송에 적합( 실시간 ) |
| 단점 |
● 회선 이용률 면에서 비효율적 ● 연결된 두 장치는 반드시 같은 전송률과 같은 기종 사이에서만 송수신이 가능 ● 속도나 코드의 변환이 불가능 ● 실시간 전송보다 에러 없는 데이터 전송이 요구되는 구조에서는 부적합 ● 통신비용 고가 |
패킷교환 방식
| 구분 | 내용 |
| 특징 |
● 패킷 다중화, 논리 채널, 경로 선택 제어, 순서 제어, 트래픽 제어, 오류 제어 ● 수신된 패킷의 저장기는( 대기 큐 ) ● 순서 제어 기능 : 목적지에서 수신된 패킷의 순서를 재정렬 ● 트래픽 제어 : 흐름 제어, 혼잡 제어, 교착상태 ● 경로 배정 요소 - 성능, 결정 시간, 결정 장소, 네트워크 정보 |
| 장점 |
● 회선 이용률이 높고, 속도 변환, 프로토콜 변환이 가능 / 음성 통신도 가능 ● 고신뢰성 : 교환기 및 회선 등의 장애가 발생해도 패킷의 우회전송이 가능 ● 고품질 : 디지털 전송이므로 인접 간 또는 단말기와 교환기 간 전송, 오류 검사를 실시하여 오류 발생 시 재전송 가능 ● 고효율 : 다중화를 사용하므로 전송로 사용 효율이 좋음 ● 이 기종 단말장치 간 통신 : 전송 속도, 전송 제어 절차가 다르더라도 교환망이 변환 처리를 제공하므로 통신이 가능 |
| 단점 |
● 각 교환기의 경로에서 다소 지연이 발생 -> 이러한 지연은 가변적( 전송량 증가에 따라 심해질 수 있음 ) ● 패킷 별 헤더 추가로 인한 오버헤드 발생 가능성 존재 |
-- 패킷교환 방식의 종류 --
| 종류 | 내용 |
| 가상회선 |
● 패킷을 전송하기 전에 논리적인 연결을 먼저 수행( 제어 패킷에 의해 - 연결형 서비스 ) ● 호출 요구를 하고 호출 수신 패킷을 주고받아서 연결하는 방식 ● 회선교환처럼 사용하지만 교환기에 패킷이 일시적으로 저장되며 일정한 전송률을 보장할 수 없음 ● 비교적 긴 메시지의 전송 시 효과적 ● 이미 확립된 접속을 끝내기 위해 Clear Request 패킷 이용 |
| 데이터그램 |
● 각 전송 패킷을 미리 정해진 경로 없이 독립적으로 처리하여 교환하는 방식 ● 같은 목적지의 패킷도 같은 경로를 거치지 않고 서로 다른 경로를 통해서 목적지에 도달 ● 망의 한 부분이 혼잡할 때 패킷에 대란 경로를 지정하여 배정 가능 ● 특정 교환기의 고장 시 모든 패킷을 잃어버리는 가상회선 방식과는 달리, 그 경로를 피해서 전송 가능 ● 짧은 메시지의 패킷들을 전송할 때 효과적 |
네트워크 토폴로지
컴퓨터 네트워크의 요소들( 링크, 노드 )을 물리적으로 연결해 놓은 것
-- 구성 --
| 구분 | 개념 | 장점 | 단점 | 형태 |
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계층형 ( 트리형 ) |
● Tree 구조 ( 부모-자식 관계 ) ● 최상위에 있는 노드가 네트워크 제어 |
● 통제 및 유지 보수 용이 ● 단말기의 추가나 제거 및 에러 발생 시 발견이 쉬움 |
● 병목 현상 발생 ● 중앙 컴퓨터에 장애 발생 시 전체 통신망에 영향 |
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수평형 ( 버스형 ) |
● 중앙 통신 회선 하나에 여러 대의 노드를 연결하는 방식 ● 근거리 통신망에서 볼수 있음 |
● 하나의 컴퓨터가 다운되어도 나머지 컴퓨터에는 지장이 없음 ● DTE 추가 삭제 용이 |
● 우선순위 제어 힘듬 ● 통신 회선의 길이에 제한 ● 충돌이 자주 발생 |
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성형 ( 스타형 ) |
● 중앙에 있는 컴퓨터를 중심으로 터미널이 연결된 중앙 집중식 형태 |
● 유지 보수 및 관리가 쉬움 ● 단말기 고장 시 발견 쉬움 |
● 중앙 컴퓨터 고장 시 전체 네트워크 마비 ● 통신망 제어가 복잡 |
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원형 ( 링형 ) |
● 인접해 있는 노드들을 연결하는 단방향 전송 형태 ● 매체 액세스 방식 ● 토큰링 이용 ● 동축/광섬유 케이블 이용 |
● 전송 매체와 DTE 고장 시 발견 용이 |
● 단말기 추가 및 삭제 어려움 ● 전송 지연 발생 시 DTE 간의 순차적 전송 때문에 중계기 기능 필요 |
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망형 ( 그물형 ) |
● 모든 노드들이 상호 연결 |
● 통신 회선 장애 시 다른 경로로 데이터 전송 가능 ● DTE 고장과 병목현상에 대해 면역성 있음 |
● 가장 많은 통신 선로가 필요 |  |
OSI 7계층
-- 목표 --
정보가 전달되는 Framework를 제공하며, 네트워크 형태에 차이가 발생해도 데이터 통신을 지원한다.
-- 나눈 이유 --
통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악할 수 있기 때문
-- 구조 --
-> End-to-End : 7~4계층, 송수신자 간의 에러 Control
-> Point-to-Point : 3~1계층, 각 구간에 대해 에러 Control
1계층 - 물리계층( Physical Layer )
● 전기적, 기계적 연결 정의, 실제 Data Bit 전송
● Bit 단위/전기적 신호/전압구성/케이블/인터페이스 등을 구성
● Data Rates, line noise control, 동기화 기능 수행
주요 프로토콜 : 동축케이블, 광섬유, Twist Pair Cable
2계층 - 데이터 링크계층( DataLink Layer )
● 물리주소 결정, 에러 제어, 흐름 제어, 데이터 전송
● Frame 단위, 전송 오류를 처리하는 최초의 계층
주요 프로토콜 : ARQ, 브리지, PPTP, L2TP, HDLC, L2F, Frame Relay
3계층 - 네트워크 계층( Network Layer )
● 경로선택, 라우팅 수행, 논리적 주소 연결
● 데이터 흐름 조절, 주소 지정 메커니즘 구현
● 네트워크에서 노드에 전송되는 패킷 흐름을 통제하고, 상태 메시지가 네트워크상에서 어떻게 노드로 전송되는지 정의
주요 프로토콜 : IP, ICMP, IGMP, ARP, RARP, 라우팅 프로토콜( RIP, OSPF, BGP )
4계층 - 전송계층( Transport Layer )
● 가상연결, 에러 제어, Data 흐름 제어, Segment 단위
● 두 개의 종단 간 End-to-End 데이터 흐름이 가능하도록 논리적 주소 연결
● 신뢰도, 품질보증, 오루탐지 및 교정 기능 제공
다중화 발생
주요 프로토콜 : TCP, UDP
5계층 - 세션계층( Session Layer )
● 세션 연결 및 동기화 수행, 통신 방식 결정
● 가상 연결을 제공하여 Login/Logout 수행
주요 프로토콜 : 반이중/전이중/완전이중 결정, SSL
6계층 - 표현계층( Presentation Layer )
● 포맷기능, 압축, 암호화
● 텍스트 및 그래픽 정보를 컴퓨터가 이해할 수 있는 16진수 데이터로 변환
주요 프로토콜 : 압축, 암호, 코드 변환, GIF, ASCII, EBCDIC
7계층 - 응용계층( Application Layer )
● 사용자 소프트웨어를 네트워크에 접근 가능하도록 함
● 사용자에게 최종 서비스를 제공
주요 프로토콜 : FTP, SNMP, HTTP, Mail, Telnet 등
-- 데이터 전송 방식 --
| 구분 | 직렬 전송 | 병렬 전송 |
| 정의 | ● 한 문자의 각 비트 열을 하나의 전송 선로를 통해 순차적으로 전송하는 방식( 모뎀 ) |
● 한 문자를 이루난 각 비트가 각각의 전송로를 통해 한꺼번에 전송되는 방식( 프린터 ) ● 블록 버퍼 이용 |
| 특징 |
● 시프트 레지스터를 이용하여 병렬을 직렬화 한 후 송신 ● 동기 전송 방식의 요구 |
● 송수신 문자 간격을 식별하는 스트로브 신호와 BUSY 신호로 다음 문자의 송신 시기 결정 |
| 장점 |
● 전송 에러가 적고, 장거리에 적합 ● 통신 회선 설치 비용이 저렴 |
● 단위 시간에 다량의 데이터를 빠른 속도로 전송 |
| 단점 | ● 전송 속도가 느림 |
● 전송 길이가 길어지면 에러 발생 가능성 높음 ● 통신 회선 설치 비용 커짐 |
| 구분 | 비동기 전송 | 동기 전송 |
| 정의 | 한 번에 한 문자씩 전송하는 방식 | 전송할 데이터를 여러 블록으로 나누어 블록 단위로 전송하는 방식 |
| 특징 |
Start-Stop 비트를 사용( Start : 1 / Stop : 0 ) 패리티 비트 |
제어 정보를 데이터의 앞뒤에 붙여 프레임 구성 |
| 전송 단위 | 문자 단위의 비트 블록 | 프레임( 문자 중심, 비트 중심 ) |
| 에러 검출 | 패리티 비트 | CRC |
| 오버헤드 | 문자당 고정된 크기 | 프레임당 고정된 크기 |
| 전송 속도 | 저속( 2000bps 이하 ) | 고속( 2000bps 이상 ) |
| 전송 효율 | 낮음( 휴지 간격 발생 ) | 높음( 휴지 간격 없음 ) |
| 장점 | 동기화가 단순하며 저렴 | 원거리 전송에 이용 |
| 단점 |
문자당 2-3 비트의 오버헤드 발생 프레임 에러가 발생할 가능성 있음 |
에러 발생 확률이 더 높다 고가 |
OSI 계층별 하드웨어 장비
| 검출 방법 | 장비명 | 설명 |
| Physical | Cable | Twisted Pair Cable, Coaxial, Fiber-Optic Cable |
| Repeater |
● 네트워크 구간 케이블의 전기적 신호를 재생하고 증폭하는 장치 ● 디지털 신호를 제공, 아날로그 신호 증폭 시 잡음과 왜곡까지 증폭 |
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| Data Link | Bridge |
● 서로 다른 LAN Segment를 연결, 관리자에게 MAC 주소 기반 필터링 제공하여 더 나은 대역폭 사용과 트래픽을 통제 ● 리피터와 같이 데이터 신호를 증폭하지만, MAC 기반에서 동작 |
| Switch |
● 목적지의 MAC 주소를 알고 있는 지정된 포트로 데이터를 전송 ● Repeater와 Bridge의 기능 결합 ● 네트워크의 속도 및 효율적 운영 |
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| Network | Router |
● 패킷을 받아 경로를 설정하고 패킷을 전달 ● Bridge는 MAC 주소를 참조하지만, Router는 네트워크 주소까지 참조하여 경로를 설정 ● 패킷 헤더 정보에서 IP 주소를 확인하여 목적지 네트워크로만 전달하며 Broadcasting을 차단 |
| Application | Gateway |
● 서로 다른 네트워크망과의 연결 ● 패킷 헤더의 주소 및 포트 외 거의 모든 정보를 참조 |
TCP/IP 4계층
| TCP/IP 4계층 | 주요 기능 |
| Application |
● 네트워크를 실제로 사용하는 응용 프로그램으로 구성 FTP, TELNET, SMTP 등이 있음 |
| Transport |
● 도착하고자 하는 시스템까지 데이터를 전송 ● Port를 가지고 있으며, 프로세스를 연결 또는 비연결해서 통신함 TCP, UDP |
| Internet |
● Datagram을 정의하고 routing하는 일을 담당 IP, ARP, RARP, ICMP, IGMP |
| Network Access | ● 케이블, 송수신기, 링크 프로토콜, LAN 접속과 같은 물리적 연결 구성을 정의 |
TCP
● Connection Oriented Protocol로 사용자에게 신뢰성 있는 서비스 지원
● 송신자가 보낸 메시지를 수신자가 전송 받았는지 확인하기 위해 수신자는 ACK를 송신자에게 전송한다.
● 만약 ACK가 오지 않거나 동일한 ACK 번호가 오면 다시 전송한다.
UDP
● Connectionless Protocol로 데이터 전송을 보장하지 않는 비신뢰성 서비스 제공
● TCP에 비해서 전송 속도가 빠르다.
ARP
IP Address를 LAN 카드의 물리적 주소인 MAC 주소로 변환한다.
RARP
MAC 주소를 IP Address로 변환하는 역할 수행
ICMP
네트워크 오류와 상태를 점검하기 위해 사용
IP
네트워크 주소와 호스트 주소 정의에 의한 네트워크의 논리적 관리를 담당하는 것으로 송신자와 수신자의 주소 지정