[Network] 후니의 쉽게 쓴 시스코 네트워킹 Part 2

개인적으로 공부한 내용을 정리해서 올리는 포스팅입니다. Part 2의 케이블과 관련된 내용들은 생략했습니다.

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LAN (Local Area Network)

의미

어느 한정된 공간에서 네트워크를 구성한다는 의미

WAN (Wide Area Network)

의미

멀리 떨어진 지역을 서로 연결한 네트워크

요즘은 WAN과 LAN을 공존하는 네트워크를 구축

이더넷 (Ethernet)

네트워크의 한 방식. 네트워크를 만드는 방식 중의 하나라고 이해하면 된다.

특징

CSMA/CD 프로토콜을 사용해서 통신한다

• CSMA/CD

  Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection 이라는 뜻으로 쉽게 설명하자면 '눈치껏 통신하는 방식'이라고 할 수 있다.

CSMA/CD 프로토콜

동작 방식

• 통신을 하고 싶은 PC나 서버는 우선 네트워크상에 통신이 일어나는지 확인한다
  • 캐리어(Carrier)가 있는지를 감지하는 것. 이를 Carrier Sense라고 한다
• 캐리어가 감지되면 (누군가가 통신을 하고 있으면) 기다린다
• 네트워크에서 통신이 없어지면 전송할 데이터를 네트워크에 실어서 보낸다

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네트워크 상에서 여러 대의 PC가 데이터를 전송하려고 기다리는 중이라면? (Multiple Access)

• 통신에서 여러 대의 장비들이 동시에 데이터를 보내려다 부딪히는 경우를 충돌(Collision)이 발생했다고 한다. 따라서 이더넷에서는 데이터를 네트워크에 실어서 보내고 나서도 다른 PC와 콜리전이 발생하지 않을지 확인해줘야한다. 이를 충돌감지 (Collision Detection)이라고 한다.
• 콜리전이 발생하면 데이터를 전송했던 PC들은 랜덤한 시간 동안 기다린 후 다시 데이터를 전송한다.

토큰링 (TokenRing)

토큰을 가진 PC만 데이터를 실어 보낼 수 있는 네트워크 방식

→ 안정적이지만 성능이 떨어지는 방식.

장점

• 토큰을 가진 PC만 전송하므로 충돌이 발생하지 않는다

단점

• 데이터를 보내고 싶은 PC는 토큰을 얻을 때까지 기다려야한다.

MAC Address

(Media Access Control)

네트워크 상에서 각각의 컴퓨터를 식별하는 주소

네트워크 통신에서 IP 주소를 다시 MAC 주소로 바꾸는 과정이 필요한데 이를 ARP(Adress Reslution Protocol)이라고 한다.

네트워크 통신 절차

• PC Y와 PC Z가 같은 네트워크에 있는 경우
  • PC Y는 자신이 속해있는 네트워크에 모든 PC에 Z의 MAC 주소를 알려달라고 메시지를 보낸다. (브로드캐스트)
  • 메시지를 받은 PC Z는 PC Y에게 본인의 MAC 주소를 알려주고 통신을 시작한다.
• PC Y와 PC Z가 다른 네트워크에 있는 경우
  • 호스트 Y가 브로드캐스트를 보내도 호스트 Z는 메시지를 받아볼 수 없다. (라우터가 브로드캐스트를 통과시키지 않는다)
  • PC Y가 자신이 속해있는 네트워크에 PC Z의 MAC 주소를 알려달라고 메시지를 보낸다.
  • 같은 네트워크가 아니라는걸 아는 라우터는 Y에게 자신의 MAC 주소를 알려준다.
  • PC Y는 PC Z에게 정보를 보낼 때 받는 MAC 주소를 라우터의 MAC주소로 해서 전송한다.
  • 정보를 받은 라우터는 Z가 있는 네트워크로 넘겨준다.
  • Z가 있는 네트워크에 있는 라우터는 PC Z의 MAC 주소를 찾는다.
  • 라우터는 PC Z로 데이터를 전송한다.

의미

MAC 주소는 48bit (6 octect)로 이뤄진다.

랜카드 또는 네트워크 장비에 고정된 주소이고 유일한 주소이다.

주소 체계

ex) MAC Address : 00-60-97-8F-4F-86

앞쪽 6개 16진수 (위의 예시에서는 00-60-97)는 벤더(생산자)를 의미하는 코드로 OUI (Organizational Unique Identifier)라고 한다.

OUI는 제조사에 따라서 다르기 때문에 MAC 주소의 앞부분을 보면 어느 회사에서 만든 제품인지 알 수 있다.

뒤에 오는 나머지 6자리는 각 제소사에서 장비에 분배하는 Host Identifier이다. 이것은시리얼 넘버이다.

유니캐스트 (Unicast)

네트워크 상에서 가장 많이 사용되는 트래픽으로 정확하게 받는 PC 1개의 주소를 프레임 안에 넣어서 전송하는 방식

유니캐스트는 특정 목적지의 주소 하나만을 가지고 통신하기 때문에 목적지 주소가 아닌 다른 PC들의 CPU 성능을 저하시키지 않음

브로드캐스트 (Broadcast)

브로드캐스트는 한마디로 로컬 랜에 붙어 있는 모든 네트워크 장비들에게 보내는 통신이다. 로컬 랜이란, 라우터에 의해새 구분된 공간, 즉 브로드캐스트 도메인이라고 하는 공간을 의미한다.

브로드캐스트 주소

브로드캐스트의 주소는 FFFF.FFFF.FFFF (MAC Address로 했을 때)로 미리 정해져있다. 이 주소가 오면 랜카드는 자신의 MAC 주소와 같지 않지만 이 브로드캐스트 패킷을 CPU에 보낸다. (원래는 본인의 MAC 주소와 다르면 CPU에 올리지 않고 패킷을 버린다)

브로드캐스트는 네트워크 상의 전체 노드로 전송되므로 전체적인 트래픽도 증가하지만, 이 패킷을 받은 모든 랜카드가 이 패킷을 CPU로 전송하기 때문에 CPU는 하던 일을 멈추고 또 다른 일을 해야하고, 이에 따라 전체 PC의 성능도 떨어지게 된다. 따라서 과도한 브로드캐스트는 전체 네트워크의 성능뿐만 아니라 PC 자체의 성능도 떨어뜨린다.

ARP (Address Resolution Protocol)

상대의 MAC 주소를 알기위해서 하는 ARP가 브로드캐스트로 동작한다. 네트워크에 있는 모든 PC에 특정 IP를 가진 PC가 어떤 것인지 확인하기 위한 브로드캐스트 메시지를 보내는 것이다. 그러면 해당 IP를 가진 PC가 응답하는데 이 과정을 ARP라고 한다.

멀티캐스트 (Multicast)

멀티캐스트는 보내고자 하는 그룹 멤버들에게만 한 번에 보낼 수 있기 때문에 유니캐스트처럼 여러 번 보낼 필요가 없고, 브로드캐스트처럼 받고 싶지 않아하는 사람에게까지 보낼 필요가 없다.

멀티캐스트는 라우터나 스위치에서 기능을 지원해줘야만 사용할 수 있다. 만약 라우터나 스위치가 멀티캐스트를 지원하지 않는다면 라우터의 경워는 멀티캐스트를 브로드캐스트처럼 취급해서 막아버린다. (일반적으로 라우터는 브로드캐스트를 막는다) 스위치의 경우에는 브로드캐스트처럼 모든 포트로 뿌린다.

OSI 7 Layer

의미

OSI 7 Layer는 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나누었다. 이렇게 함으로써 통신을 7개의 단계별로 표준화해서 효율성을 높일 수 있다.

계층

• Application Layer
• Presentation Layer
• Session Layer
• Tranport Layer
• Network Layer
• Data Link Layer
• Physical Layer

장점

1. 데이터의 흐름이 한눈에 보인다.
2. 문제를 해결하기 편리하다.
3. 계층을 나누고 층별로 표준화했기 때문에 다양한 회사의 장비를 써도 네트워크에 이상이 없다.

Physical Layer

통신의 맨 아래 단계로, 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송한다. 사용되는 통신 단위는 비트(bit)이다. 이 계층에 속하는 장비는 통신 케이블, 리피터, 허브 등이 있다.

Data Link Layer

물리 계층을 통해서 송/수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리해서 안전한 정보의 전달을 수행할 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 통신에서의 오류를 찾아주고 재전송도 하는 기능을 가지고 있을 뿐만 아니라 전에 배운 MAC 주소를 가지고 통신할 수 있게 해준다. 대표적인 장비로는 브릿지, 스위치 등이 있다.

Network Layer

이 계층에서 하는 중요한 기능은 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 것이다. 이것을 '라우팅'이라고 한다. 네트워크 계층은 경로를 선택하고, 주소를 정하며, 경로에 따라 패킷을 전달해주는 역할을 한다. 해당 계층에 속하는 장비로는 라우터, 라우터 기능을 하는 스위치 (Layer 3 스위치) 등이 있다.

Transport Layer

전송 계층은 주로 흐름 제어와 에러 복구 기능을 한다. 즉 에러 복구를 위해 패킷을 재전송하거나 흐름을 조절해서 데이터가 정상적으로 전송될 수 있도록 하는 역할을 한다. TCP나 UDP가 해당 계층에 속한다.