Network

1. Intro

네트워크의 구조

• 규모, 업종, 방식, 토폴로지에 의해 분류 가능하다.
• 토폴로지
  • Star
  • Ring
  • Bus
  • Mesh
  • Tree
  • Redundancy : 하나가 fail했을 때 백업하는 구조

홈 네트워크

• 인터넷 - ISP - 모델 - 공유기 - 클라이언트(컴퓨터) 로 연결된다.

기업용 네트워크

• 인터넷 - ISP - 라우터 - 방화벽 -L3백본 - L2스위치 - 클라이언트
• 인터넷 - ISP - 라우터 -방화벽 - L4 Load Balancer - 서버

클라우드 네티워크

• 인터넷 - Route53 - GIW - VPC - ELB - Auto Scaling - Security Group - EC2

OSI 7 Layer

벤더간 호환을 위한 프로토콜을 기능별로 나누고 계층별로 구분했다.

• Application - HTTP, SMTP. 소프트웨어
• Presentation - 인코딩. 프로그램과 네트워크 데이터 간 변환.
• Session - TCP / IP 연결 유지/중단. ip/port 관리
• Transport - TCP / UDP. 호스트 간의 전송, L4로드 밸런서가 있다.
• Network - 다른 네트워크로 전송. 그러기 위해 라우팅 필요. 크기가 크면 패킷화 시켜준다. IP통신과 라우팅을 한다.
• Data Link - 이더넷, 랜카드. MAC처럼 일련번호. 동일 네트워크로 전송
• Physical - 전송. 디지털 비트 전송. 케이블, 인터페이스, 허브, 리피터 포함.

TCP/IP

네트워크 프로토콜의 모음. 패킷 통신 방식 IP와 전송 조절의 TCP

• Application : 응용 프로그램간 데이터 교환
• Transport : TCP/UDP
• Network : 패킷 처리, 네트워크 연결
• Network Interface : 물리계층

• Encapsulation :

2. Physical Layer

네트워크 장치의 전기적 전송. 통신 장치와 커넥터, 인코딩(bit->signal)

• Copper Cable을 사용한 전화선, UTP, 동축케이블
• Optical Fiber을 이용한 광케이블

물리계층 장비

• 허브와 리피터 : 둘다 전기 신호를 증폭시켜주는 장비. 요즘은 잘 안 쓰인다.
• 동작방식
  • 브로드캐스팅 - 1:all
  • 유니캐스팅 - 1:1
  • 멀티캐스팅 - 1:n
• CSMA/CD(carrier sense multiple access/ collision detection)
  • carrier sensing : 다른 노드가 사용중인지 확인
  • multiple access : 비었으면 전송 시작
  • collision detection : 충돌 감지시 정지 후 재시도
• 전송방식
  • Simplex : 단방향
  • Half Duplex : 무전기 식. 한개씩 양방향 가능.
  • Full Duplex : 전화기 식. 동시 양방향 가능
• 케이블
  • TP : Twisted Pair. UTP와 STP가 있다. 쉴드 차이.
  • 동축 : 선 중앙에 심선. 케이블 티비.
  • 광 : 싱글, 멀티 두 타입이 존재.
  • 
• 단위
  • 100Mbps할때 b는 소문자로 비트를 의미한다. 즉 12.5MBps가 된다.
• 성능
  • Bandwidth :주어진 시간대에 이동가능 정보양. 8차선 도로
  • Throughput : 단위시간당 전송양. 도로의 자동차 양
  • BackPlane : 최대 처리 가능 양
  • CPS : 초당 커넥션 연결 수
  • CC : 최대 수용가능 커넥션
  • TPS : 초등 트랜잭션 연결 수

UTP 케이블과 Wi-Fi

• UTP 케이브

  • 568b to 568b : direct
  • 568a to 568b : cross

• 코드배열

  • Standard
  • Auto MDI-X(Automatic medium dependent interface crossover) : 알아서 direct cross 판단

• UTP 카테고리

  

• WiFi

  • 인터넷 - ISP - 라우터 - WIPS - AP - 컴퓨터
  • WIPS : Wireless IPS
  • AP : Access Point. 반경과 동시접속 단말기의 개수를 고려.

3. L2 Switch

인접 네트워크 노드끼리 데이터 저송. 물리 계층의 오류 감지 수정. 프로토콜은 이더넷, 장비는 스위치.

• 두개의 부 계층

  • Media Access Control : 물리적. 1계층과 연결
  • Logical Link Control : 논리적. Frame을 만들어 3계층과 연결

• Framing

  • 데이터그램을 캡슐화하여 프레임 단위로 만들고 헤더와 트레일러를 추가
  • 헤더는 목적지, 출발지, 내용 같은 메타를 정의
  • 트레일러는 비트에러를 감지

• 회선 제어

  • ENQ/ACK

    

    • ENQ로 preflight
    • ACK로 괜찮다고 함
    • Data 송신
    • Ack로 완료
    • EOT 종료

  • Polling : 수신자에게 수신 여부를 확인한다.

    

• 흐름제어 : 데이터 처리속도차이를 해결하기 위한 제어

  • Stop & Wait를 통해 멈췄다 기다렸다를 반복. 손실과 중복에 대한 대처가 되어있다.
  • Sliding Window

• 오류제어 : 손실 탐지 및 재정송

  • Automatic Repeat Request

    

  • Go Back n ARQ

    

스위치

2계층의 대표 장비. MAC주소 기반 통신. 포트별 Collision Domain. Full duplex. 라우팅 기능이 있으면 L3 스위치라고 한다.

4. IP Address and Routing

네트워크 계층

OSI Layer의 3계층. 패킷 포워딩과 네트워크간 라우팅. IP주소를 이용하여 통신. 대표 장비는 라우터(L3).

• Internet Protocol

  • 1973 : 라우팅 구현으로 본질적으로 인터넷을 구축함
  • TCP/IP 모델의 기원.
  • 최신 버전은 IPv6

IP정의와 구조

• 구성

  

  • 헤더 : 목적지 출발지의 IP포함

    

  • 페이로드 : 데이터

#

IP 클래스

• 네트워크와 호스트

  • 네트워크는 브로드캐스트
  • 호스트는 개별 단말기
  • 192.168.1.0~255 에서 192.168.1은 네트워크, 0~255는 호스트
  • 브로드캐스트 스위칭으로는 같은 네트워크 안의 호스트끼리 연결
  • 라우터로는 다른 네트워크를 연결

• 클래스

  

라우터

IP주소를 확인하여 네트워크 간 패킷의 경로를 선택하여 전송

• 인터페이스 : 통신용은 UTP, WAN과 WAN도 연결

서브넷 마스크

부분망,

• 할당된 네트워크 영역을 서브넷으로 쪼갬.
• 네트워크를 여러개의 작은 네트워크로 구분 = 서브넷 마스킹

• 디폴트 게이트웨이 : 다른 네트워크로 패킷 전송시 거치는 라우터

• Prefix 표기 : 서브넷 마스크를 간단히 표기.

  • A클래스 255.0.0.0=/8, B클래스:255.255.0.0=/16, C클래스 : 255.255.255.0=/24

  • 네트워크 영역의 비트수를 의미한다. 비트수가 올라갈수록 수가 줄어든다.

    

    

    

  • 주로 LAN 설계시 C클래스(256개)로 많이 나눈다.

라우팅

• Static 라우팅 : 기본. 경로를 라우팅 테이블에 목적지 IP주소 & 인터페이스 정보를 설정.

이런식으로 한다고 한다. 참고만 하자.

ICMP

Internet Control Message Protocol

• IP통신은 목적지에 전달을 시키지만 에러 발생시 처리 불가능하다.

• ICMP는 에러 상황을 출발지에 전달해준다.

• Protocol ID = 1이다. TCP=6, UDP=17.

• ICMP Type : 0~254까지 정의 돼 있다.

  

DHCP

Dynamic Host Control Protocol

• 동적 호스트 프로토콜 : IP주소를 자동으로 할당

5. Dynamic Routing

라우팅 프로토콜

• 정적 : 경로 정보를 라우티에 미리 저장

• 동적 : 네트워크 상황에 따라 더 빠른 경로로 전송

  • EGP
  • IGP

라우팅 알고리즘

• 목적지까지 최적 경로 계산하고 라우팅 테이블 업데이트
• 동적으로 라우팅 테이블 유지 및 업데이트
• 종류
  • Distance Vector : 분산 업데이트. 소규모. Bellman-Ford 알고리즘으로 구한다.
  • Link State : 중앙 집중형. 대규모에 적합. 다익스트라 알고리즘으로 구한다.

EGP

Exterior Gateway Protocol

• BGP(Border Gateway Protocol) : ISP와 ISP간에 연결한다. Distance Vector을 이용한다.
• BGP 구성

IGP

Interiro Gateway Protocol

OSPF

Open Shortest Path First

• 링크 스테이트 라우팅 알고리즘을 사용하는 IGP용 라우팅 프로토콜

• 홉 카운트의 제한이 없다.

• 변경된 정보만 전파하여 적은 트래픽 유발

6. TCP & NAT

• Transport

  • End to End 서비스 : connection oriented, reliability, flow control
  • TCP, UDP, 소켓을 통한 프로세스별 통신
  • 5 tuple : Source IP, Source Port, Dest IP, Dest Port, Protocol
  • Port : 전송 계층에서 사용되며 프로세스 구분 단위 0~65535까지 있다.
    • 0~1023 : well known.
    • 1024~49151 : registered
    • 49152~65535 : dynamic

• TCP

  • Transmission Control Protocol

  • 인터넷 구성의 핵심 프로토콜

  • 신뢰성 기반 1:1 통신

  • connection oriented

  • 에러 발생시 재전송 요청

  • 헤더

    

• UDP

  • User Datagram Protocol
  • 신뢰성은 낮으나 빠르다.
  • 1:n 통신 가능
  • 스트리밍에 적합하다,
  • connectionless, 재전송불가, 실시간 전송에 적합

TCP 통신

• 3way handshake

  

• 정상적 종료시 4 way handshake

7. Applicaton Service