[산대특] Network 이론 1, LAN, WAN, OSI 모델, MAC주소, UTP/STP 이더넷 케이블, 토큰링, FDDI, LANE

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강사님 책에 대한 내용을 그대로 베낄 수도 있으므로 많이 생략. 

자세한 공부는 혼자 한 필기에서 보기

 

LAN은 리소스(컴퓨터, 데이터, 프린터 등)의 효율적 공유를 목적으로 컴퓨터들을 묶는 개념에서 출발

네트워크란? 

데이터, 프린터 등 여러 곳에 산재해 있는 리소스를 공유해서 손쉽게 이용하기 위한 목적

 

LAN 네트워크들을 서로 다른 층, 건물, 도시 심지어 국가 간에도 연결할 필요가 생겼고

결과적으로 MAN(Metropolitan Area Network)이나 WAN(Wide Area Network)이 출현.

WAN은 KT, LG U+, SK 등 인터넷에 연결시켜주는 ISP(Internet Service Provider)로 구성

ISP는 각 조직의 라우터들을 연결. 

LAN 내에서 부분적인 네트워크를 세그먼트(segment)라고 부르는데 이 역시 경계는 모호. 

WAN 속에는 ISP 라는 개념이 들어있다. 

 

규모면으로 본다면 Segment -> LAN -> MAN -> WAN으로 볼 수 있다.

 

가장 널리 알려진 것이 인터넷이므로 대표적인 WAN 네트워크가 WWW(World Wide Web) 서비스. 

무수한 LAN 네트워크들을 연결해서 원하는 작업을 수행하게 하는 구조를 인터네트워킹(Internetworking)

이들을 연결할 때 시스코사의 라우터나 스위치와 같은 장비들이 사용. 

www 는 서비스 이고 http 는 프로토콜(통신 규약)

 

인트라넷(Intranet)은 조직 내의 리소스를 파일 탐색기를 사용해서 다음 좌측처럼 호스트 대 호스트로 직접 서치하지 않고 다음 우측처럼 인터넷의 웹브라우저에서 \\192.168.100.12\data(OR file:///C:/data)식으로 서치해서 작업하는 기법

 

익스트라넷(Extranet)은 인트라넷을 확장한 개념

해당 조직의 리소스를 웹브라우저를 통해서 외부에서도 탐색하게 하는 기법이다. 

웹브라우저도 윈도우 탐색기 처럼 사용할 수 있다 == 인트라넷

 

프로토콜은 시스템 혹은 노드끼리 통신을 하기 위한 규약으로써 두 노드는 프로토콜이 같아야 통신이 가능. 

 

  OSI 모델

  네트워킹(Networking)은 한 노드에서 다른 노드로 데이터(리소스)를 주고받는다는

리소스 공유(resources sharing)라는 기본 개념으로부터 발전. 

 

  OSI 모델은 미 국방성의 DoD(Department of Defense) 모델을 기본으로 한 것.

OSI	DoD
Application(L7), Presentation(L6), Session(L5)	Process/Application
Transport(L4)	Host-to-Host
Network(L3)	Internet
DataLink(L2), Physical(L1)	Network Access

과 상호 적용된다. 그냥 DoD에서 나왔다~ 정도

 

  OSI 모델의 작동원리

각 계층은 다른 계층과 분리되어져서 자신만의 기능을 캡슐화(encapsulate) 해서 데이터의 헤더부분에 추가한 다음, 이웃한 층으로 보낸다. 

이렇게 순수한 데이터 이외에 추가되는 부가 정보를 오버헤드(overhead)라고 부른다. 

각층은 바로 위/아래 이웃한 층하고만 통신이 된다.

 

OSI 7 계층 - 외워

A-노드	PDU	B-노드	Protocol	Device
응용	데이터/ 메세지	Application	http, ftp, dns, smtp, MS word, AV, pdf, ..	L7 Switch
=> 응용 프로그램 서비스 제공, 상대방 찾기, 대역폭 확인, 통신 동기화, 통신 가능성 확인
표현	데이터/ 메세지	Presentation	EBCDIC(엡Cㅢ 딕, DB연결시 사용), Mpeg, Jpeg, Midi, tls, smb,...	-
=> 그림, 음악 등 멀티미디어 데이터 변환, 압축, 암호화
세션	데이터/ 메세지	Session	rlogin, sap, nwlink, X, ssh, telnet, …	-
=> 통신수립, 통신제어(전이중/반이중), 대화제어, 동기화, 연결 설정/해제와 프로토콜 협의, 데이터 신뢰성 등 대화 준비
전송	세그먼트	Segment	tcp, udp, spx, rip, bgp, ssl, …	L4 Switch
=> 가상회로(논리적 연결) 수립, 패킷 분할/재조립, (비)연결 지향적, 데이터 무결성 보장, 에러수정
네트워크	패킷/ 데이터그램	Network	ip, ipx, appletalk, ipsec, icmp, …	L3 Switch, Router
=> 데이터 전송, 최적의 경로 지정, 흐름/오류 제어
데이터링크	프레임	DataLink	Ethernet, Mac, TokenRing, Fddi, atm, hdlc, arp, …	Switch, Bridge
=> 노드 간 데이터 전송, 에러 체크, 신뢰성 있는 전송, LCC/MAC 으로 구성
물리층	비트	Physical	fiber-optic(광케이블), rs-232, x.21	Hub
=> 물리적 매체로 실제적 전송, 인터페이스 처리

 

네고세이트(negotiate)란, 두 개 이상의 장치가 통신을 시작하기 전에 서로 통신 조건을 조율하고 합의하는 과정을 의미, 네트워크 장치 간에 최적의 연결 속도(100M/bps)와 통신 방식(반이중/전이중 중 택1), 전송 방식(wifi, ethernet)을 결정.  

전이중 : Full_duplex(동시에 왕복 통신 가능: 전화기),

반이중 : Half-duplex(왕복통신이 가능, 단 한 순간에 한 쪽으로만 통신 가능: 무전기),

Simplex(한쪽으로만 통신 가능: 마우스와 키보드(입력), 프린터(출력), …)

 

  MAC 주소

네트워크 카드 제조사가 생성한다. 

처음 24비트(3바이트)는 IEEE(I triple E)에 의해 할당된 제조사별 벤더 번호(OUI)이고

나머지 24비트(3바이트)는 제조사가 일련번호를 매긴 시리얼 번호(MAC). 

 

각 호스트의 캐시(Cache) 메모리에 저장된 주변 호스트들의 MAC 주소는 arp -a 하면 볼 수 있다. 

 

  이더넷(Ethernet)
  이더넷은 현재 전 세계에서 가장 많이 쓰이고 있는 네트워크 아키텍처

 

  CSMA/CD(Carrier Sense, Multiple Access/Collision Detection)

  네트워크에서 여러 장치가 동시에 통신할 때 충돌을 감지하고 처리하는 방식

 

* 무선에서는 CSMA/CA((Carrier Sense, Multiple Access/Collision Avoidance 회피)를 사용해

무선에서는 주파수를 스스로 변경해서 전달하므로 절대 충돌이 발생되지 않는다.   

 

 각 노드에 설정된 IP 주소를 통해서 MAC 주소를 얻을 필요가 있는데 여기서 사용되는 프로토콜이 ARP

 

  토폴로지

  초기 이더넷은 물리층에서 단일 케이블로 연결되는 버스(bus) 아키텍처로 구성

Hub/Switch 장비를 사용해서 여러 노드를 연결하는 스타(star) 아키텍처를 주로 사용.

네트워크에서는 노드를 연결하는 레이아웃(배치)을 토폴로지(topology)라는 용어로 구별. 

 

  이더넷 케이블

  전송 방법

Baseband	LAN, 디지털, 단거리, 양방향 통신, 데이터 전송, 단일 채널, TDM(시분할) 방식
Broadband	WAN, 아날로그, 장거리, 단방향 통신, 데이터-음성-영상 전송, 다중 채널, FDM(주파수분할) 방식
Broadcast	무작위 대상 노드들에게 데이터를 뿌리는 것

Multicast	지정된 대상 노드들에게만 데이터를 뿌리는 것
Unicast	지정된 한 대상 노드에게만 데이터를 뿌리는 것
Anycast	IPv6에서 Broadcast 대신 사용되는데 범위 내의 아무나 요청을 받으면 응답하는 것

 

  UTP/STP 케이블 

  UTP(Unshielded Twist Pair)와 STP(Shielded Twist Pair) 케이블은 종류에 따라서 쌍(pair)으로 두 줄과 네 줄이 있다. STP는 성능이 좋지만 가격이 비싸서 토큰링과 서버에서 주로 사용되고 대부분 이더넷에서는 UTP를 사용한다. 

 

UTP/STP 케이블 시리즈를 CAT(CATegory)로 분류하는데

CAT1은 전화선에서 사용되고,

CAT3은 10BaseT에서 사용되며,

CAT4는 토큰링,

그리고 CAT5가 패스트이더넷용으로 사용되다가 기가비트이더넷에서도 사용하는 추세.

CAT5e, CAT6 케이블 등도 있다.

1000BaseSX나 1000BaseLX/LH와 같은 기가비트 이더넷인 경우는 광케이블(Fiber Optic)을 사용. 

 

 

동기종(homo)은 같은 Layer의 장치로 Cross-over 연결, 

이기종(hetro)은 다른 Layer의 장치로 Straight-thru로 연결한다.

=>Straight-thru(이기종 연결)-그대로 양단에 연결한다.

=>Cross-over(동기종 연결)-가닥을 바꿔서 연결한다.

 

=>간단하게 케이블을 정리하면 

▪ 데이터 전송 매체로 유선(wired)은 크게 STP/UTP, 동축(Coaxial) 케이블, 그리고 광(Fiber Optic) 케이블이 있고, 

  무선(wireless)은 공기를 매체로 하므로 물리적인 실체는 없다. 

▪ 광 케이블은 광선(Laser나 LED)으로 데이터를 전송한다. 점차로 무선 네트워크가 활성화되고 있는데 빠르고 잡음 등이 없기 때문에 광 케이블에 대한 수요가 늘고 있는 추세이다. 광으로 데이터를 전송하므로 EMI(Electronic Magnetic Interference: 전자기장간섭)나 RMI(Radio Magnetic Interference: 방자기장간섭)가 없고, 전기신호도 없으므로 ESD(Electro Static Discharge: 정전기)도 없고 보안도 탁월하다. 

▪ 동축 케이블은 RG(registered)로 분류하고, STP/UTP는 CAT로 분류하며, 광케이블은 ST와 MT 두 종류로 분류한다. 

 

  Thicknet(10Base5)

  두꺼운 동축케이블(coaxial cable)을 사용해서 데이터를 전달하는데 RG-8로 정의되어 있다.

현재는 거의 사용하지 않는다. 

 

  Thinnet(10Base2)

  얇은 동축케이블을 사용해서 데이터를 전달 , RG-58로 정의

 

  10BaseT

  이는 스타 토폴로지에서 주로 사용

이 케이블은 EMI(Electronic Magnetic Interference)에 대비해서 보호막이 있고 작업하기 쉬우며 구현이 용이하다. 

 

  10BaseFL

  이는 10BaseT와 비슷하지만 구리선 대신 광케이블(fiber optic)을 사용

 

  FastEthernet(100BaseTX)과 GigabitEthernet    

  Gigabit Ethernet은 FastEthernet 다음 버전으로 1998년 IEEE 802.3z 프로젝트로 만들었다. 

 

  토큰링(Token Ring)  구멍 두개

  토큰링 아키텍처는 IBM이 고안했으며 모든 네트워크 인터페이스 안에 리피터가 들어있다. 따라서 토큰링은 이더넷보다 구현에 비용이 비싸지만 더 안전하고 신뢰성 있고 빠르다. IEEE는 IEEE 802.5로 토큰링을 규정했다. 토큰링에서는 두 개의 인터페이스가 필요하기 때문에 토큰링용 NIC가 따로 있어야 하고 케이블은 광 케이블이나 STP를 사용하면 된다. 

  FDDI(Fiber Distributed Data Interface) 구멍 네개

  FDDI([퓌디]로 발음)는 광케이블에서 동작하므로 매우 빠르고 신뢰성이 높아

이중링을 사용하고, 이를 위해서 DAS, SAS를 사용한다. 

 

  ATM(Asynchronous Transfer Mode)

  ATM은 음성, 화상, 데이터를 동일한 매체를 통해서 한꺼번에 전송하는 기법, 하나의 패킷 속에 존재하게 된다.

ATM은 WAN 프로토콜이다.

일정 크기의 53Byte 셀(cell) 단위로 전송.

53Byte 중에서 48Byte가 데이터이고 나머지 5Byte는 ATM 헤더이다. 

 

  LANE 

 WAN에서 사용되는 ATM을 이더넷이나 토큰링으로 에뮬레이트(emulate 흉내)해서 LAN에서도 사용할 수 있도록 한 것