CS 네트워크 기기

무선 LAN (IEEE802.11)

 

반 이중화 통신

 

- 양쪽 장치는 서로 통신할 수 있지만, 동시에는 통신할 수 없으면 한 번에 한 방향만 통신 가능.

- 둘 이상의 장치가 동시에 전송하면 충돌이 발생하여 메세지가 손실되거나 왜곡될 수 있기 때문에, 충돌 방지 시스템이 필요.

 

CSMA/CA

장치에서 데이터를 보내기 전에 캐리어 감지 등으로 충돌을 사전에 방지하는 방식이다.

1. 데이터를 송신하기 전에 무선 매체를 살핀다.
2. 캐리어 감지: 회선이 비어 있는지 판단한다.
3. IFS(Inter FrameSpace): 랜덤 값을 기반으로 정해진 시간 만큼 기다린다. 무선 매체가 사용 중이면 간격을 늘려간다.
4. 이후 데이터를 송신한다.

와이파이

전자기기들이 무선 LAN 신호에 연결할 수 있게 하는 기술로, 무선 접속 장치(AP. Access Point)인 공유기가 필요하다.

BSS

Basic Service Set의 약자이며 기본 서비스 집합을 의미한다. 단순 공유기를 통해 네트워크에 접속하는 것이 아닌 동일 BSS 내에 있는 AP들과 장치들이 서로 통신 가능한 구조이다.

ESS

Extended Service Set의 약자이며 하나 이상의 BSS가 연결된 그룹을 의미한다. 장거리 무선 통신을 제공하고 BSS보다 더 많은 가용성과 이동성을 지원한다.

이더넷 프레임

• Preamble: 이더넷 프레임의 시작 (7 byte)
• SFD(Start Frame Delimiter): 다음 바이트부터 MAC 주소 필드임을 알림 (1 byte)
• DMAC, SMAC: 수신, 송신 MAC 주소 (각 6 byte)
• EtherType: IP 프로토콜 정의 (2 byte)
• Payload: 전달받은 데이터
• CRC: 에러 확인 비트 (4 byte)

 

PDU( Protocol Data Unit )

네트워크의 한 계층에서 다른 계층으로 데이터가 전달될 때 데이터 덩어리의 단위를 의미한다.
PDU는 제어 관련 정보가 담긴 헤더, 데이터를 의미하는 페이로드로 구성되어 있다.

• 애플리케이션 계층: 메시지
• 전송 계층: 세그먼트(TCP), 데이터그램(UDP)
• 인터넷 계층: 패킷
• 링크 계층: 프레임(데이터 링크 계층), 비트(물리 계층)

 

 

Application Layer

L7 스위치

스위치는 여러 장비를 연결하고 데이터 통신을 중재하며 목적지가 연결된 포트로만 전기 신호를 보내 데이터를 전송하는 통신 네트워크 장비이다.

L7 스위치는 로드밸런서라고도 하며 서버의 부하를 분산하는 역할을 한다. URL, 서버, 캐시, 쿠키를 기반으로 트래픽을 분산하고 바이러스, 불필요한 외부 데이터 등을 걸러내는 필터링 기능을 가지고 있다. 응용 프로그램 수준의 트래픽 모니터링도 가능하다.

L4 스위치 vs L7 스위치

L4 스위치는 전송 계층을 처리하는 기기로, 스트리밍 관련 서비스는 사용할 수 없다. IP와 포트를 기반으로 트래픽을 분산한다.

L7 스위치는 IP, 포트외에도 URL, HTTP 헤더, 쿠키 등을 기반으로 트래픽을 분산한다.

AWS
ALB(Application Load Balancer) : L7 스위치를 이용한 로드밸런서
NLB(Network Load Balancer) : L4 스위치를 이용한 로드밸런서

 

헬스 체크

헬스 체크는 요청 전송 주기와 재전송 횟수를 설정하여 반복적으로 서버에 요청을 보내는 것을 말한다.

스위치는 헬스 체크를 통해 서버가 정상적인지 비정상적인지 판별한다.

TCP, HTTP 등 다양한 방법으로 요청을 보내며 해당 요청이 정상적으로 이루어졌다면 정상적인 서버로 판별한다.

서버 이중화

서비스를 안정적으로 운용하려면 2대 이상의 서버가 필수적이다.

로드밸런서는 2대 이상의 서버를 기반으로 가상 IP를 제공하고 이를 기반으로 안정적인 서비스를 제공한다.

클라이언트는 로드밸런서에 접근하고 로드밸런서는 뒷단에 사용 가능한 서버로 서빙한다.

 

 Internet Layer

라우터

여러 개의 네트워크를 연결, 분할, 구분시켜주는 역할을 하며 다른 네트워크에 존재하는 장치끼리 서로 데이터를 주고 받을 때 패킷 소모 최소화, 경로 최적화하여 최소 경로로 패킷을 포워딩하는 장비이다.

L3 스위치

라우터라고 해도 무방하며 L2 스위치의 기능과 라우팅 기능을 갖춘 장비를 말한다. 하드웨어 기반의 라우팅을 담당한다.

• 참조 테이블 : 라우팅 테이블
• 참조 PDU : IP 패킷
• 참조 주소 : IP 주소
  
  

 Data Link Layer

L2 스위치

IP 주소 기반의 라우팅은 불가능하며 패킷의 MAC 주소를 읽어 스위칭하는 역할을 한다.

• 참조 테이블 : MAC 주소 테이블
• 참조 PDU : 이더넷 프레임
• 참조 주소 : MAC 주소
  
  

브리지

두 개의 근거리 통신망(LAN)을 상호 접속할 수 있는 통신망 연결 장치이며 포트와 포트 사이의 다리 역할을 한다. 또한 장치에서 받아온 MAC 주소를 MAC 주소 테이블로 관리한다.

Physical Layer

NIC (Network Interface Card)

2대 이상의 컴퓨터 네트워크를 구성하는 데 사용하며 LAN 카드라고도 한다. 네트워크와 빠른 속도로 데이터를 송수신할 수 있도록 컴퓨터 내에 설치하는 확장 카드이다.

리피터

약해진 신호 정도를 증폭하며 다른 쪽으로 전달하는 장치이다. 광케이블이 보급되면서 현재는 잘 쓰이지 않는다.

AP (Access Point)

패킷을 복사하는 기기이며 유선 LAN을 연결한 후 다른 장치에서 무선 LAN 기술을 사용하여 무선 네트워크를 연결할 수 있다.

 

 

ARP

Address Resolution Protocol의 약자이며 가상 주소인 IP 주소를 실제 주소인 MAC 주소로 변환한다. RARP는 반대로 실제 주소인 MAC 주소를 가상 주소인 IP 주소로 변환한다.

Broadcast
송신 호스트에서 전송한 데이터가 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송되는 방식

Unicast
고유 주소로 식별된 하나의 네트워크 목적지에 1:1로 데이터를 전송하는 방식

 

 Hop by hop

IP 주소를 통해 통신하는 과정을 홉바이홉 통신이라고 한다. 통신 장치에 있는 라우팅 테이블의 IP를 통해 시작 주소부터 시작하여 다음 IP로 계속해서 이동하는 라우팅 과정을 거쳐 패킷이 최종 목적지에 도달하는 통신이다.

라우팅 테이블

송신지에서 수신지까지 도달하기 위해 사용되며, 라우터에 목적지 정보들과 그 목적지로 가기 위한 방법이 들어있는 리스트를 말한다. 라우팅 테이블은 게이트웨이와 다음 라우터 정보를 가지고 있다.

게이트웨이

서로 다른 통신망, 프로토콜을 사용하는 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 관문 역할의 컴퓨터 또는 소프트웨어를 말한다.

IP address

IPv4는 32비트를 8비트 단위로 점을 찍어 표기한다. ex) 123.45.67.89
IPv6는 64비트를 16비트 단위로 콜론을 찍어 표기한다. ex)2020:db8:f123:11:3456

클래스 기반 할당 방식

A class

• 첫 번째 비트는 0으로 고정한다.
• 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 ~ 0111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 1111
  >0.0.0.0 ~ 127.255.255.255
• 8bit : 네트워크 주소
• 24bit : 호스트 주소

B class

• 첫 번째 비트는 10으로 고정한다.
• 1000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 ~ 1011 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 1111> 128.0.0.0 ~ 191.255.255.255
• 16bit : 네트워크 주소
• 16bit : 호스트 주소

C class

• 첫 번째 비트는 110으로 고정한다.
• 1100 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 ~ 1101 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 1111
  > 192.0.0.0 ~ 223.255.255.255
• 24bit : 네트워크 주소
• 8bit : 호스트 주소

D class

멀티캐스트 통신으로 사용하며 IP 주소에 할당되지 않는다.

E class

앞으로 사용할 예비용으로 사용하며 IP 주소에 할당되지 않는다.

한 네트워크 주소에서 호스트 주소가 모두 0으로 채워진 값은 네트워크 대표 주소이고, 모두 1로 채워진 값은 브로드캐스트 주소로 사용되기 때문에 호스트 IP로 부여할 수 없다.