[Study] 네트워크 스터디 1회차 : 네트워크 기본
이 포스팅은 예상 질문과 그에 대한 제 답변으로, 오류가 있다면 알려주세요!
질문 1: 컴퓨터 네트워크에 대해서 설명해주세요
개념 정리
두 대 이상의 컴퓨터를 연결하여 자원을 공유하는 것
- 설치 구조는 장치들의 물리적 위치에 따라 성형, 링형, 버스형, 계층형, 망형으로 구분
- 사이트들의 지리적 분포 범위에 따라 LAN, WAN으로 분류
답변
A1.
컴퓨터 네트워크는 하드웨어, 데이터 및 소프트웨어와 같은 정보 및 리소스를 통신하고 공유하기 위해 서로 연결된 장치의 그룹입니다. 컴퓨터 네트워크에는 LAN, WAN 등 다양한 종류가 있습니다.
인터넷은 가장 규모가 큰 네트워크이며, www(world wide web)은 인터넷의 일부분으로 이용자들이 네트워크에 참여하여 웹사이트 등의 형태로 정보 및 리소스를 교환할 수 있는 서비스를 제공합니다.
A2.
컴퓨터 네트워크는 통신, 자원 공유를 위해 상호 연결된 장치들의 그룹입니다.
라우터는 다른 네트워크를 연결하며 그 사이의 트래픽을 조절합니다. 호스트는 네트워크에서 통신을 시작하는 장치이며, 클라이언트는 서버에서 서비스를 요청하는 장치입니다. 서버는 파일 공유, 이메일 등 네트워크상에서 클라이언트에게 서비스를 제공하는 장치입니다. IP 주소는 각 네트워크 장치에 할당된 고유한 식별자로서 통신을 가능케합니다. 스위치는 네트워크 내의 장치를 연결하고 그들 사이의 트래픽을 조절하는 장치입니다. 스위칭은 목적지까지 트래픽을 스위치를 통해 안내하는 프로세스를 말합니다.
A3.
컴퓨터들이 네트워크 상에서 통신하는데에는 크게 두가지 방법이 있습니다.
회선 교환 (Circuit Switching) 두 장치 간 통신 기간 동안 전용 연결을 설정합니다. 즉, 연결이 계속해서 열려 있으며 데이터가 일정한 스트림으로 전송됩니다. 이 방법은 음성이나 비디오 통화와 같은 실시간 통신에 자주 사용됩니다.
- 장점
- 통신은 안정적. 다른 요인에 의해 통신이 방해 받지 않는다.
- 대용량의 데이터를 고속으로 전송할 때 좋음
- 전송 지연이 없으며, 데이터 전송률이 일정함
- 단점
- 네트워크 자원(network resource)을 많이 소모한다. 비효율적
- 장점
패킷 교환 (Packet Switching) 데이터를 작은 패킷으로 분할하여 개별적으로 네트워크를 통해 전송합니다. 각 패킷에는 수신자의 주소가 포함되어 있으며 다른 패킷과 독립적으로 전송됩니다. 회선 교환 방식과 달리 데이터를 전송하는 동안에만 연결이 유지된다. 이 방법은 여러 장치가 동일한 네트워크 자원을 공유할 수 있도록하며 파일 전송 및 웹 브라우징과 같은 대부분의 데이터 통신에 사용됩니다.
- 방식
- 네트워크에 연결되어 있는 컴퓨터에는 식별을 위한 고유한 IP 주소가 할당된다.
- 한 컴퓨터가 다른 컴퓨터에게 데이터 전송을 시도하면 해당 데이터와 수신지의 IP 주소가 담긴 패킷이 생성된다.
- 패킷이 라우터, 스위치, 허브 등의 장치들을 통해 네트워크 상에서 수신지로 향한다.
- 패킷이 수신지에 도착하면 원본 데이터 형태로 변환된다.
- 이 때, 수신된 데이터의 무결성, 신뢰성 검증을 위한 TCP/UDP와 같은 프로토콜이 작용한다.
- 장점
- 회선 이용률이 높다
- 고 신뢰성, 고품질, 고효율이다
- 단점
- 경로에서의 각 교환기에서 다소의 지연이 발생한다
- 패킷별 헤더 추가로 인한 오버헤드 발생 가능성
- 방식
질문 2: 프로토콜에 대해서 설명해주세요
개념 정리
서로 다른 기기 간 데이터 교환을 원활히 수행할 수 있도록 표준화해 둔 통신 규약
- 기본 3 요소
- 구문(syntax): 데이터 형식, 신호 레벨, 부호화 등을 규정
- 의미(semantics): 협조 사항, 제어 정보 규정
- 시간(timing): 통신 속도, 순서 제어 등 규정
- 단편화, 재결합, 캡슐화, 흐름 제어, 오류 제어, 동기화, 순서 제어, 주소 지정, 다중화, 경로 제어, 전송 서비스 등의 기능 제공
답변
A1.
프로토콜이란 네트워크 상의 서로 다른 기기간 통신을 위해 표준화해둔 통신 규약입니다.
A2.
프로토콜 스택이란 계층화된 구조(스택 구조)로 모여 있는 프로토콜의 집합을 의미하며 4계층으로 구성됩니다.
- 응용 계층 - 프로세스간의 통신을 위한 층으로 HTTP, FTP, SMTP 등의 프로토콜을 포함합니다.
- 전송 계층 - 송수신자를 연결하는 서비스에 대한 정보를 담는 층으로 TCP, UDP 등의 프로토콜을 포함합니다. 데이터 전송의 신뢰성 보장도 담당합니다. (3-way handshake)
- 인터넷 계층 - 장치 간 데이터 패킷의 라우팅을 처리하며 IP 등의 프로토콜을 포함합니다.
- 네트워크 접근 계층 - 네트워크 상에서 데이터를 물리적으로 전송하는 층으로 이더넷, Wi-Fi 등의 프로토콜을 포함합니다.
A3.
프로토콜 스택은 모듈성과 추상화를 제공하여 네트워크 기능을 층별로 서로 독립적으로 수행합니다. 이러한 모듈성과 추상화를 통해 다양한 유형의 네트워크 및 변화하는 요구 사항에 대응하기 쉽게 만듭니다.
하지만 이러한 모듈성은 각 층 별로 데이터가 처리되므로 네트워크 통신에 추가적인 시간 및 리소스 요구 사항이 발생하는 오버헤드 증가로 이어질 수 있습니다. 이러한 오버헤드는 네트워크 트래픽이 증가함에 따라 증가할 수 있으므로 네트워크 성능을 주의 깊게 관리하고 최적화하는 것이 중요합니다.
이러한 단점이 있지만, 프로토콜 스택의 사용은 신뢰성, 확장성 및 보안성이 보장되는 네트워크 통신을 위한 표준화된 접근 방식을 제공하므로 컴퓨터 네트워킹의 기본적인 측면입니다.
질문 3: OSI 7 Layer에 대해서 설명해주세요
개념 정리
다른 개방 시스템 간 (Open System Interconnection) 원활한 통신을 위해 ISO(국제 표준화 기구)에서 제안한 통신 규약(protocol)
통신이 일어나는 과정을 단계별로 알 수 있고, 특정한 곳에 이상이 생기면 그 단계만 수정할 수 있기 때문에 층 분리 (특정 시스템에 대한 프로토콜의 의존도 감소, 확장성 증가)
각 계층은 자신만의 헤더를 데이터에 추가하여, 수신 장치에서 데이터가 어떻게 처리되어야 하는지에 대한 정보를 제공하며 이 과정은 데이터가 물리 계층에 도달할 때까지 지속
데이터가 물리 계층에서 전송되면, 수신 장치에서는 헤더가 역순으로 제거되어 데이터가 올바르게 처리될 수 있음
캡슐화는 데이터의 포맷팅과 전송을 표준화된 방식으로 제공하여 데이터가 효율적이고 안정적으로 전송되도록 보장함
- 물리(Physical)
리피터, 케이블, 허브 등
데이터를 실제로 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 층 즉, 데이터를 전송하는 역할만 진행한다.
- 데이터 링크(Data Link)
랜카드, 브릿지, 스위치 등
물리 계층으로 송수신되는 정보를 관리하여 안전하게(신뢰성, 효율적) 전달되도록 도와주는 층 Mac 주소를 통해 통신한다. 프레임에 Mac 주소를 부여하고 오류, 순서, 흐름제어를 진행하며, 프레임의 시작-끝을 구분하기 위한 동기화 기능을 한다.
- 네트워크(Network)
라우터, IP
데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 층 라우터를 통해 이동할 경로를 선택하여 IP 주소를 지정하고, 해당 경로에 따라 패킷을 전달해준다. 라우팅, 흐름 제어, 오류 제어, 세그먼테이션 등을 수행한다.
- 전송(Transport)
TCP, UDP, 게이트웨이
TCP와 UDP 프로토콜을 통해 통신을 활성화한다. 포트를 열어두고, 균일한 데이터 전송 서비스를 제공한다. 종단 시스템 간 투명한 데이터 전송을 가능케 한다.
- TCP : 신뢰성, 연결지향적
- UDP : 비신뢰성, 비연결성, 실시간
- 세션(Session)
API, Socket
데이터가 통신하기 위한 논리적 연결을 담당한다. 송수신측 관련성을 유지하고 토큰을 통해 대화 제어를 담당한다. TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 지니고 있다.
- 표현(Presentation)
JPEG, MPEG 등
데이터 표현에 대한 독립성을 제공하고 암호화하는 역할을 담당한다. 통신에 적당한 형태로 데이터를 변환한다. 파일 인코딩, 명령어를 포장, 압축, 암호화, 문맥 관리 등의 기능을 한다.
- 응용(Application)
HTTP, FTP, DNS 등
최종 목적지로, 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다. 사용자 인터페이스, 전자우편, 데이터베이스 관리, 가상 터미널, 파일 전송 등의 서비스를 제공한다.
답변
A1.
OSI 7 계층이란 국제표준화기구(ISO) 가 컴퓨터 통신 기능을 계층 구조로 나눠서 정리한 통신규약(프로토콜)입니다.
각 계층은 상위 또는 하위 계층과 통신하고, 데이터를 캡슐화(encapsulation)하여 전송합니다.
캡슐화는 프로토콜 스택의 각 계층을 통과할 때마다 데이터에 헤더(header) 또는 제어 정보(control information)를 추가하는 과정으로, 데이터의 포맷팅과 전송을 표준화된 방식으로 제공하여 데이터가 효율적이고 안정적으로 전송되도록 보장합니다.
A2.
- 물리 계층(Physical layer) - 데이터를 전송하기 위해 물리적인 매체를 사용합니다.
- 데이터 링크 계층(Data Link layer) - 물리적인 매체를 통해 데이터를 전송하고, 오류를 검사하고 수정합니다.
- 네트워크 계층(Network layer) - 패킷의 경로를 결정하고, 다른 네트워크와의 연결을 제어합니다.
- 전송 계층(Transport layer) - 통신을 제어하고, 데이터의 전송을 보장합니다.
- 세션 계층(Session layer) - 통신 세션을 설정하고 유지합니다.
- 표현 계층(Presentation layer) - 데이터를 표현하고 변환합니다.
- 응용 계층(Application layer) - 응용 프로그램과 사용자 간의 인터페이스를 제공하고, 통신 프로토콜을 구현합니다.
A3.
OSI 모델 각 레이어의 대표적인 프로토콜은 다음과 같습니다:
- 물리 계층: IEEE 802.3 (이더넷) 및 IEEE 802.11 (Wi-Fi)는 물리적 네트워크를 통해 데이터를 전송하는 데 일반적으로 사용되는 프로토콜입니다.
- 데이터 링크 계층: 이더넷 (IEEE 802.3)은 점대점 연결에 널리 사용되며 User Datagram Protocol (UDP)는 저지연 데이터 전송에 사용되는 간단하고 빠른 프로토콜입니다.
- 네트워크 계층: 인터넷 프로토콜 (IP)은 네트워크 간 패킷 라우팅을 담당합니다.
- 전송 계층: 전송 제어 프로토콜 (TCP)은 신뢰성 있고 오류 검사가 된 데이터 전송에 사용되며 User Datagram Protocol (UDP)은 더 빠르고 간단한 데이터 전송에 사용됩니다.
- 세션 계층: 세션 시작 프로토콜 (SIP)은 멀티미디어 세션에 사용됩니다.
- 프리젠테이션 계층: 보안 소켓 레이어 (SSL) 및 전송 계층 보안 (TLS)은 암호화 및 안전한 통신에 사용됩니다.
- 응용 계층: 하이퍼텍스트 전송 프로토콜 (HTTP)은 웹을 통해 데이터를 전송하는 데 사용됩니다.
질문 4: TCP/IP 모델에 대해서 설명해주세요
개념 정리
인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터 주고받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜
- TCP (Transmission Control Protocol)
- OSI 7 계층의 전송 계층에 해당
- 가상 회선 방식 기반의 연결형 서비스 제공(송수신 측을 논리적으로 연결 후 데이터 전송)
- 패킷의 다중화, 순서, 오류, 흐름 제어 기능 제공
- IP (Internet Protocol)
- OSI 7 계층의 네트워크 계층에 해당
- 데이터그램 방식 기반의 비연결형 서비스 제공(논리적 연결 없이 독립적으로 데이터 전송)
- 패킷의 분해/조립, 주소 지정, 경로 선택 기능 제공
답변
A1.
TCP/IP는 프로토콜 스택의 네트워크 계층에서 사용되는, 인터넷과 네트워크 통신에서 가장 널리 사용되는 실제 표준입니다.
TCP는 전송 제어 프로토콜로, 데이터를 신뢰성 있게 순서대로 전달하는 역할을 하며, IP는 인터넷 프로토콜로, 패킷을 주소화하고 목적지로 라우팅하는 역할을 합니다.
A2.
TCP/IP 프로토콜 스택은 4개의 계층으로 구성됩니다.
- 네트워크 액세스 계층: 네트워크 물리적인 부분에 직접적으로 접근하며 데이터 링크 계층과 인터넷 계층 사이의 인터페이스를 제공합니다.
- 인터넷 계층: 데이터를 보내고 받는 과정에서 IP 주소와 같은 정보를 처리하며, 데이터를 여러 경로로 전송할 수 있습니다.
- 전송 계층: 데이터의 신뢰성을 보장하기 위해 TCP와 같은 프로토콜을 사용하여 포트 번호를 사용하여 양 끝단의 애플리케이션을 식별하고 연결을 설정합니다.
- 응용 계층: 네트워크 애플리케이션과 사용자 인터페이스를 지원합니다. 이 계층은 HTTP, FTP, SMTP 등의 프로토콜을 사용하여 다양한 네트워크 기능을 제공합니다.
A3.
- 응용 계층:
- HTTP (Hypertext Transfer Protocol): 웹 브라우징 및 웹 서버와 클라이언트 간 웹 페이지 전송에 사용됩니다.
- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): 이메일 서버 간 이메일 전송에 사용됩니다.
- FTP (File Transfer Protocol): 네트워크 상의 컴퓨터 간 파일 전송에 사용됩니다.
- 전송 계층:
- TCP (Transmission Control Protocol): 호스트에서 실행되는 애플리케이션 간 데이터의 신뢰성, 순서, 오류 확인 등을 보장합니다.
- UDP (User Datagram Protocol): 일부 데이터 손실이 허용되는 애플리케이션에 대한 연결 없는 및 신뢰성 없는 전송 메커니즘을 제공합니다.
- 인터넷 계층:
- IP (Internet Protocol): 여러 네트워크 세그먼트를 거쳐 패킷의 연결 없는 전달을 제공하며 패킷의 주소 지정 및 라우팅을 담당합니다.
- ICMP (Internet Control Message Protocol): 오류 보고와 오류 메시지 생성과 같은 진단 및 제어 목적으로 사용됩니다.
- 링크 계층:
- 이더넷(IEEE 802.3): 패킷 기반 시스템을 사용하여 같은 네트워크 세그먼트 내의 장치 간 데이터를 전송하는 유선 네트워킹 기술입니다.
- Wi-Fi(IEEE 802.11): 무선 네트워크 내의 장치 간 데이터를 전송하기 위해 라디오 파장을 사용하는 무선 네트워킹 기술입니다.
