네트워크 기초 이론 - TCP/IP Basic (6)

2024-07-08(MON)

 

(1) 기술 면접 과정에서는 전반적인 이론, 프로젝트 간 Trouble shooting, 협업 등에 대한 질문이 진행된다.

 

 

 

 

1. Layer 1 Devices

(1) NIC(Network Interface Card)

 

(2) Ethernet 

- LAN 환경을 구축하기 위해 사용되는 네트워크 프로토콜

 

(3) Hub, Repeater 등이 물리적 장치로 존재한다.

 

 

 

 

 

 

 

2. Layer 2 Devices

(1) 2계층 장비로는 Bridge, Switch 등 장비가 존재한다.

 

(2) Mac Table

- 스위치나 라우터 같은 네트워크 장비가 연결된 각 디바이스의 MAC 주소를 저장하는 테이블을 의미한다. 이 테이블을 통해 장비는 특정 데이터 패킷을 어디로 보내야 할지 알 수 있게 된다.

 

 

 

 

2-1. MAC Address

(1) End-point devices

- 맥 주소(MAC Address)는 네트워크에 연결된 장치의 고유 식별자를 말한다. MAC 주소는 Media Access Control의 약자로, 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 할당된 고유 식별자이다.

 

 

 

 

 

 

 

3. Layer 3 Devices

(1) L2 기반 장비는 MAC Address 사용, MAC Table 기반

(2) L3 기반 장비는 IP 주소를 사용, Routing table 기반

 

(3) IP 주소는 A~D 클래스로 구분

 

(4) 서브넷 마스크 : SA, DA로 송/수신 주소를 구분, 같은 주소 대역인지 다른 주소 대역인지 구분하는 역할을 수행한다.

 

(5) Default gateway : 다른 주소 대역으로 가기 위한 통로

 

(6) TCP/IP

- IP Protocol : L3 계층에서 동작하는 프로토콜, DA, SA를 통해 송신지에서 수신지로 통신할 수 있도록 하는 프로토콜

- 인터넷망은 TCP/IP 프로토콜을 주력으로 사용한다.

 

 

 

 

3-1. ARP

(1) IP 주소를 MAC Address로 대응시키는 프로토콜이며 반대는 RARP 프로토콜이다.

 

(2) DHCP의 경우 MAC Address를 기반으로 IP 주소를 전역에 동적으로 할당하는 역할을 수행한다.

 

(3) ARP Table

- ARP를 통해 Destination MAC Address를 할당해 주어야 하는데, 할당이 되지 못하면 수신 주소를 

모르고 있는 상태다.

- 할당되지 못하면 통신이 불가능하다.

 

 

 

 

 

 

4. Host-to-Host Packet Delivery (1) 

(1) Subnet

- C 클래스는 서브넷 마스크가 24비트

- 192.168.3.1, 192.168.3.2 (C class)

- Network ID를 서브넷이라고 하고, 대표 주소는 192.168.3.0/24

- 서브넷 정보는 네트워크 주소의 대표 주소인데 이 부분이 routing table에 들어간다.

 

- routing table : 목적지 주소, 거리, 방향에 대한 정보가 기재되어 있고 목적지를 대표하는 대표 주소도 기재되어 있다.

 

 

(2) 세션 : 특정 프로세스가 종료될 때까지 엔드포인트 간을 논리적으로 연결하는 역할(5계층에서 수행)

 

(3) 6계층 : 클라이언트에게 실질적으로 나타내어지는 데이터의 형식, 구조등을 어떻게 보여줄지, 암호화는 어떻게 진행할지 결정하는 역할

 

(4) 7계층 : 응용 프로그램 계층

 

(5) MTU 스펙에 따라 데이터를 보낼 수 있도록 정제가 필요한데 L4 계층에서 적절히 데이터를 정제하고 이에 대한 PDU를 Segment라고 한다.

 

(6) TCP의 setup 과정에서 3-way handshaking, 이후 Data  Transfer(실질적 데이터 송/수신), 마지막으로 연결을 Release한다.

 

 

 

 

 

 

5. Host-to-Host Packet Delivery (2) 

 

 

 

 

 

 

(1) Encapsulation : 각 계층에서 적절한 처리가 이루어지도록 부가적인 Header를 붙이는 과정

 

(2) 3계층에서 목적지 주소에 대한 MAC Address가 존재하는지 확인한다.

 

(3) Sip, Dip가 같은 네트워크 대역인지 서브넷 마스크를 통해 구분한다. 

- 서브넷 마스크 : 24 bit (255.255.255.0 == /24 동일한 표현)

- 다른 대역인 경우 : Default gateway를 통해 외부로 통신이 필요(이때 게이트웨이 주소를 필요로 함)

 

(4) DST MAC(수신 측)만으로는 목적지 주소를 알 수 없기 때문에 Broadcasting 방식으로 데이터를 뿌린다

- Unicast : 1 : 1 통신

- Multicast : 1 : group

- Broadcast : 1 : 네트워크 전체 대역의 구성원들

 

(5) ARP Request에서는 SIP(Source IP), SMAC(Source MAC Address), DIP(Dest.IP), DMAC(Dest. MAC Address) 정보가 포함된다.

 

 

 

 

6. Default Gateway

(1) 라우터의 기능

- 라우팅 테이블을 기반으로 목적지까지 가기 위한 최적의 경로를 선정하는 것

- Broadcast domain의 영역을 한정지을 수 있음 (라우터 인터페이스를 기반)

- Default gateway는 다른 Broadcast domain으로 가기 위한 관문 역할을 수행

 

(2) Broadcast domain이 다른 경우 서브넷 정보를 가지고 있다는 뜻이며 Network ID가 다르다는 것을 의미한다.

 

(3) router interface의 역할은 여러 개의 broadcast domain을 구분짓고 나누는 역할을 수행한다.

 

(4) Collision domain

 

 

 

 

 

7. ping, tracert Command

(1) ping은 TTL 값을 Maximum으로 설정한 후 실제 목적지까지 갈 수 있는지 확인하고, tracert의 경우 TTL 값을 1로 설정해서 보내고 어느 영역을 경유해서 가는지 확인할 때 사용하는 Command 

 

 

 

 

 

 

8. UDP : Host-to-Host Packet Delivery (스위치 기반 UDP)

8-1. 스위치의 기본 동작 : broadcast 신호를 제한하지 않는다. / 라우터는 일반적으로 제한

(1) Address Learning : 데이터가 들어오면 

- unicast(Address learning 가능)

- multicast, broadcasting 방식의 경우 Address Learning 기능을 수행할 수 없음

 

- Ethernet의 동작 매커니즘 : CSMA/CD(Carrier Sense Multi Access / Collision Detection) 

 

 

(2) Forwarding & Filtering

- 포워딩의 경우, MAC 테이블을 참조하고 이후에 주소가 존재/존재하지 않는 경우

- 존재 : 목적지의 주소를 찾아 해당 포트로 보내면 된다.

- 존재하지 않는 경우 : Flooding 기능 수행

 

- 필터링의 경우, 목적지의 주소가 명확할 때 관련된 포트로만 데이터를 보내고 나머지 포트로는 보내지 않는다.

 

 

(3) Loop Avoidance

- Loop Avoidance는 네트워크에서 루프(순환)를 방지하는 기술을 의미한다.

 

- 

 

 

 

 

8-2. L2 Switch

(1) Broadcasting data 발생 시, Flooding 방식으로 브릿지나 스위치가 하나의 broadcast domain(데이터가 도달할 수 있는 특정 범위)이 형성된다.

 

 

 

 

 

 

9. Host-to-Host Packet Delivery (라우터 기반, UDP)

(1) 호스트 간 패킷 전달(Host-to-Host Packet Delivery)은 네트워크에서 한 컴퓨터(호스트)에서 다른 컴퓨터로 데이터를 전송하는 과정을 말하며 이 과정에서 UDP 프로토콜이 핵심 역할을 수행한다.

 

 

 

 

10. Practice 

(1) Router 구성

 

 

(2) 각 디바이스 간 구성

- Serial DCE, DTE : 통신 시 회선 속도의 경우 Service Provider가 설정한다. Clock Speed가 높을수록 데이터를 더 빠르게 보낼 수 있다. Clock Speed를 구성할 수 있는 인터페이스를 DCE, DTE라고 한다. 

 

 

 

(3) Status의 UP, Protocol의 UP 차이

- Protocol UP인 경우 양 측 통신 프로토콜이 동일해서 통신이 정상적으로 가능, Status UP / Adminiistrative down

protocol up/administrative down의 각각 차이점?

 

→ Protocol UP 상태는 네트워크 인터페이스의 데이터 링크 계층과 네트워크 계층이 정상적으로 작동하고 있음을 의미

 

→  Administrative Down 상태는 네트워크 인터페이스가 관리자가 의도적으로 비활성화했음을 의미한다.

 

 

(4) show int 인터페이스명 : Cisco 장비에서 show interface 명령어는 특정 인터페이스의 상태와 성능 정보를 표시하는 데 사용

 

(a) keepalive set

- 주기적으로 회선이 살아있는지 확인하는 부분 

 

(5) WAN : 도시와 도시 간, 원거리 통신망

 

(6) LAN : 교내 캠퍼스, 근거리 통신망

 

 

(7) Data Transfer ppt 따로 정리해서 작성 필요

 

 

 

 

 

 

11. UTP 케이블링

11-1. 구리 케이블 유형

(1) Unshielded Twisted-pair

 

(2) Shielded Twisted-pair

 

(3) Coaxial Cable

 

 

 

 

11-1. UTP(비차폐 꼬임 쌍)

(1) UTP(비차폐 꼬임 쌍) 케이블은 네트워크와 통신에 널리 사용되는 케이블 유형 중 하나로써  "Unshielded Twisted Pair"의 약자로, 물리적 차폐가 없는 꼬임 쌍 방식의 케이블을 의미한다.

 

(2) UTP(비차폐 꼬임 쌍) 케이블은 네트워크 통신에서 널리 사용되는 케이블 유형으로, 꼬인 쌍 구조를 통해 전자기 간섭을 줄이고 신호 품질을 유지한다. 다양한 카테고리로 구분되며, 각각의 카테고리는 데이터 전송 속도와 대역폭이 다릅니다. UTP 케이블은 설치가 용이하고 비용이 저렴하여 가정과 사무실 네트워크, 전화 시스템 등에서 널리 사용된다.

 

 

 

 

 

11-2. UTP 케이블링 특성

(1) Straight-Through Cable은 양 끝의 핀 배열이 동일한 방식으로 배선된 케이블이다. 즉, 한 쪽 끝의 핀 번호가 다른 쪽 끝에서도 동일한 핀 번호에 연결된다.

 

(2) Crossover UTP Cable은 양 끝의 핀 배열이 서로 반대 방식으로 배선된 케이블이다. 즉, 한 쪽 끝의 핀 번호가 다른 쪽 끝에서 다른 핀 번호에 연결된다.

 

 

 

 

 

 

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