네트워크 개념

gbleem 2025. 3. 13. 15:36

1. 네트워크의 기본구성요소

1 - 1. 노드

네트워크의 기본 단위 (데이터를 송신하거나 수신하는 모든 장치)
엔드노드와 중간 노드가 존재
기능
- 통신 : 다른 노드와의 데이터 교환
- 라우팅 : 데이터가 최적의 경로를 찾도록 경로 선택
- 데이터처리 : 데이터 패킷화, 패킷 분할/재조립, 오류 검사
- 네트워크 관리 : 상태감시, 트래픽관리, 보안
예시
- 컴퓨터, 라우터, 스위치, 모바일기기

1 - 2. 링크

노드 간 데이터를 전송하는 연결장치
예시
- 유선: 이더넷, 광섬유, 케이블
- 무선: wifi, 블루투스

1 - 3. 프로토콜

데이터의 전송 규칙
예시
- TCP, UDP, HTTP, HTTPS, FTP 등

2. 네트워크의 배치형태

2 - 1. P2P

두대의 컴퓨터를 직접 케이블로 연결함
현재는 안쓴다.

2 - 2. 버스

1개의 케이블로 여러대의 컴퓨터 연결
전체에 브로드캐스팅을 하면, 자신에게 오는 정보만 받고 다른 것은 무시한다.
단, 두개 이상이 브로드캐스팅을 하여 정보가 충돌하면 정보가 무시된다.
현재는 안쓴다.

2 - 3. 링

버스에서 발생하는 브로드캐스팅 충돌 현상을 보완한 방식
현재는 안쓴다.

2 - 4. 스타

중앙에 허브나 스위치를 둔 형태
많이 쓰는 방식이지만, 중앙 허브나 스위치가 고장나면 연결된 모든 네트워크가 먹통이 된다.

2 - 5. 메쉬

1 : n 구성으로 연결된 방식으로 신뢰성은 높지만 비용이 비싸서 은행이나 군사용으로 사용

2 - 6. 트리

스타(2 - 4) 토폴로지를 확장한 형태
라우터를 두어 안정성을 높인 형태
회사나 IDC 센터 등에서 사용

3. 네트워크 레이어

3 - 1. 물리 계층(L1)

물리적 매체
케이블, 전기신호, 광신호를 직접 관리
이더넷, USB, 블루투스 디바이스

3 - 2. 데이터링크 계층(L2)

물리계층에서 전달된 비트를 프레임으로 변환
에러 검사, 흐름 제어
MAC address, MAC 프로토콜, PPP(Point to Point Protocol)
L2 스위치 사용 : MAC 주소 테이블을 참조

3 - 3. 네트워크 계층(L3)

데이터를 목적지까지 옮기는 역할
패킷의 경로를 결정하고 패킷 주소를 관리(라우팅)
IP, IPX, 라우터
L3 스위치 사용: 라우팅 테이블을 참조

3 - 4. 전송 계층(L4)

데이터 전송을 관리
흐름제어, 오류제어, 세그먼트화, 연결설정 및 해제
논리적 포트 사용
TCP, UDP
L4 스위치 사용: 포트번호 참조

3 - 5. 세션 계층(L5)

통신의 세션을 설정 및 관리
데이터 교환 동기화와 체크포인트 관리
RPC(Remote Procedure Call)

3 - 6. 프레젠테이션 계층(L6)

데이터 형식을 변환
암호화 및 압축처리
SSL/TLS, JPEG, MPEG

3 - 7. 어플리케이션 계층(L7)

네트워크 서비스에 접근하고 UI 제공 담당
HTTP(웹), FTP(파일), SMTP(이메일), DNS
L7스위치 사용 : 데이터 참조

<유튜브 접속 예시로 네트워크 계층이 하는 일 알아보기>

응용 계층)
- 웹 브라우저에서 유튜브 주소를 입력
- 브라우저가 HTTP 요청 보냄
프레젠테이션 계층)
- 동영상에 해당하는 파일 압축 및 해제
세션 계층)
- 로그인 상태 유지 (쿠키/세션 관리)
- 스트리밍 연결 유지
전송 계층)
- 영상 데이터를 TCP 프로토콜로 데이터 전송
- 라이브 스트리밍은 UDP로 전송
네트워크 계층)
- 유튜브 서버의 IP 주소 찾기 (DNS 사용)
- 데이터가 올바른 경로로 전달되도록 라우팅
데이터링크 계층)
- MAC주소 기반으로 같은 네트워크 내에서 데이터 이동
물리 계층)
- wifi 혹은 LAN 케이블로 실제 데이터 전송

<OSI 7계층 VS TCP/IP 5계층>

출처: https://velog.io/@euisuk-chung/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EA%B3%84%EC%B8%B5-OSI-7%EA%B3%84%EC%B8%B5-vs-TCP-5%EA%B3%84%EC%B8%B5

7계층을 좀 더 실생활에 적합하도록 간소화 시킨 것이 TCP/IP 4,5 계층이다.
각 계층을 비유하여 설명
- Application
  - 사용자가 데이터를 생성하고, 의도에 맞게 포맷팅되어 전송 준비를 한다.
  - 편지를 작성하고, 봉투에 넣어 주소를 적는것
- Transport
  - 데이터의 전송이 신뢰성(TCP) 혹은 속도(UDP) 무엇을 우선시 할지를 결정하여 데이터가 전송될 준비를 한다.
  - 등기우편 및 퀵우편 등을 선택하기
- Network
  - 데이터 패킷이 IP 주소를 사용해 최적의 경로로 전송, 다양한 네트워크 간의 데이터 전송 및 라우팅 담당
  - 편지가 우체국 네트워크를 통해 가장 효율적인 경로로 목적지까지 이동하는 과정
- Data Link
  - 데이터 패킷이 네트워크 장비 간의 올바른 물리적 연결(MAC 주소)을 통해 전달, 주소 지정, 프레임 생성 오류 검출 등
  - 편지가 지역 우체국에 도착후 정확한 아파트 동 호수로 전달되는 과정
- Physical
  - 데이터가 전기적, 광학적 신호로 변환되어 실제 통신 매체(케이블, 광섬유, 무선 등)를 통해 전송된다.
  - 편지가 실제로 우편함에 도착하는 과정

출처: https://velog.io/@jwkim/cs-nw-osi-tcp-ip

동작 방식에 대한 모습

4. 네트워크의 유형

4 - 1. PAN (Personal Area Network)

개인용 네트워크로 짧은 거리 통신
블루투스, NFC등

4 - 2. LAN (Local Area Network)

근거리 통신망
사무실, 집, 학교 등

4 - 3. MAN (Metropolitan Area Network)

도시단위 통신망
도시 내, 공공기관

4 - 4. WAN (Wide Area Network)

광역 통신망
다국적 기업의 지사 연결, ISP 네트워크

4 - 5. Internet

5. 대표적인 프로토콜

5 - 1. TCP

transport 계층에서 동작
데이터를 보낸 후 수신확인 (핸드셰이크)
안정성!

5 - 2. UDP

transport 계층에서 동작
데이터를 보내기만 하고 끝
빠름!

5 - 3. IP

network 계층에서 동작
IP주소를 사용해서 패킷을 옮기는 역할

5 - 4. QUIC

최근 개발되고 있는 프로토콜
TCP의 안정성과 UDP의 속도를 둘 다 챙김

6. MAC address

MAC 주소

"데이터 링크 계층"을 위한 고유 주소 체계
네트워크 장비에 하나씩 할당

7. IPv4

IPv4

"네트워크 계층"의 데이터 전송을 위한 주소 체계
IP주소를 MAC 주소로 변환하기 위해 ARP 사용

8. IP 포트

"전송 계층"에서 IP주소와 함께 사용하는 특정 프로세스나 서비스를 연결하기 위한 주소 체계

9. 도메인 이름 (DNS)

IP주소를 외우는 것 대신 기억하기 쉽도록 사용하는 이름

DNS를 통해서 도메인 이름을 IP주소로 변환

10. 네트워크 장비

10 - 1. HUB

과거 스위치 역할을 하던 기기

10 - 2. 스위치

LAN 내부에서 데이터를 전송
MAC address 전달

10 - 3. 라우터

네트워크 간 IP 주소를 기반으로 데이터 전송

10 - 4. 모뎀

아날로그 신호를 디지털로 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환

10 - 5. 방화벽

네트워크를 안전하게 해줌

10 - 6. VPN

IP 주소가 VPN주소로 변경
추적에 안전, 우회접속 가능

10 - 7. 캐시 서버

변경이 자주 일어나지 않는 것들을 저장해두고 빠르게 처리