1. 물리 계층

통신 케이블

• 전송 장치에 신호를 전달하는 케이블

TP(Twisted Pair)

• 두개의 선을 꼬은 가닥 여러 개로 이뤄진 케이블(꼬아놓은 이유는 자기장 간섭 피하기 위해)
  i) UTP(unshielded twisted pair)
  
  ii) STP(shielded twisted pair)
  
  UTP가 가성비와 효율성이 좋다.
  iii) RJ-45
  
  양 케이블의 끝에 달린 커넥터
  UTP와 연결해서 랜선으로 사용.

동축 (Coaxial)

• 선 중앙에 심선이 있으며 그 주위를 절연물과 외부 도체로 감싸고 있다.
  전화 또는 회선망 등 광범위하게 사용
  
  
• 사용처
  i. 안테나 연결선
  ii. 케이블 방송 연결선
  iii. 초창기 이더넷 -> 현재는 UTP를 대다수 사용
  (산업현장처럼 튼튼한 케이블 필요한곳에서는 동축 사용)
  iv. 초기 해저 케이블 -> 현재는 광 케이블로 대체

광케이블

• 전기신호의 자기장이 없는 빛으로 통신하기 때문에 장거리 고속 통신용
• 모드
  • single - 장거리 통신용
  • multi - 단거리 통신용
• 커넥터 타입
  • LC: 소형, 푸시-풀 방식으로 주로 고밀도 장비에 사용됨
  • SC: 표준 크기, 푸시-풀 방식으로 설치가 쉬움
• 광 트랜시버 타입
  • SFP: 소형 플러그형 트랜시버, 핫스왑 지원, 다양한 속도 및 거리 지원
  • GBIC: 크기가 비교적 큼, SFP보다 구형이지만 교환 용이

리피터

• 허브와 허브 사이 통신 거리 늘려주는 장비

허브

• 허브는 전기 신호 증폭해 포트에 연결된 pc끼리 연결 가능하게 함

• 단순 증폭기로 같은 허브에 연결된 모든 pc에게 신호를 증폭해 전달

• 전송 방식의 종류

  • Simplex - 단방향(수신은 송신에 응답 x)
  • half-duplex - 반이중 전송 방식(양방향 통신이지만, 송수신 시간이 정해짐 ex) 무전기)
  • full-duplex - 전이중 전송 방식(동시 양방향 통신 ex) 전화기)

• 허브는 half-duplex 방식이다.

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

송신 노드는 데이터를 전송하고, 다음 채널에서 다른 노드의 데이터의 충돌 발생을 계속 감지
충돌 발생 시, 모든 노드에게 충돌 발생을 통지하고 재전송 시도

• Carrier Sense - 데이터 보내기 전 다른 장비에서 데이터 보내는지 확인
• Multiple Access - 데이터 보내는 장비가 없다면 송신 시작
• Collision Detection - 동시대에 데이터 보내게 되면, 충돌 발생 감지 후 정지, 특정 시간지난 후, 다시 첫 단계

데이터링크 계층

브릿지 / 스위치

둘 다 MAC 주소를 기반으로 데이터 전달하고,
네트워크를 분할해 충돌 도메인을 분리하는 역할

• 차이점

1. 브릿지는 소프트웨어 단에서 처리, 스위치는 하드웨어 단에서 처리
2. 스위치는 포트 수 매우 많다. 브릿지는 10개가 채 안된다.
   -> 브릿지는 자주 사용되지 않음

스위치 설명

• 허브의 단점을 보완 : half duplex 통신 방식 -> full duplex 통신 방식
  
• Collision domain : 전체 도메인에서 포트별로 할당(모든 포트에 전송하지 않음)

스위치 동작 방식

목적지 주소를 MAC주소 테이블에서 확인해 연결된 포트로 프레임 전달

1. Learning

   • 출발지 주소가 MAC 주소 테이블에 없으면 주소를 저장하고 자신의 스위치에 연결되어 있는 서버나 컴퓨터의 정보를 수집하는 것
   • 스위치는 포트로 들어온 프레임의 mac주소를 mac 테이블에 저장

2. Flooding

   • 목적지 주소가 MAC 주소 테이블에 없으면 전체 포트로 전달

3. Forwarding

   • 목적지 주소가 MAC 주소 테이블에 있다면 해당 포트로 전달

4. Filtering - Collision Domain

   • 출발지와 목적지가 같은 네트워크 영역이면 다른 네트워크로 전달하지 않음
     (프레임의 출발지와 목적지 MAC주소를 검사해 같은 세그먼트(포트)내에서 통신이 이뤄질 경우,
     다른 포트로 해당 트래픽을 전달하지 않음)
     단, 브로드캐스팅하는 프레임은 필터링되지 않고 모든 포트로 전달

5. Aging

   • MAC주소테이블의 각 주소는 일정 시간 이후 삭제

네트워크 계층

용어

Hop & TTL

전세계 네트워크 호스트는 IP라우팅을 통해서 연결

• Hop: 소스와 목적지 간의 경로 노드
• TTL(Time To Live) : 패킷이 폐기되기 전 hop 카운트

각 라우터는 패킷이 인입되면 TTL 1감소, TTL 0이 되면 폐기, 부정확한 패킷의 루프 방지

라우터

네트워크 간의 패킷을 전송해주는 장비

• 주요 역할은 패킷의 목적지 IP 주소를 확인하고, 해당 주소의 경로를 지정
• 라우터마다 여러 경로 정보를 가지고 있는데, 들어오는 패킷이 어떻게 하면 최적의 경로로
  목적지까지 도달할지 파악해 포워딩함

패킷 라우팅 방식

1. 경로 지정
   라우터는 경로 정보를 모아 라우팅 테이블을 만든다.
   -> 패킷이 들어오면 패킷의 도착지 IP를 확인해 경로 지정
   경로 지정하고 패킷을 포워딩하는 라우터의 역할도 두 개로 나눌 수 있다.

• 경로 정보 얻는 단계
  i. 다이렉트 커넥티드 - 라우터에 IP 주소 설정하면 자동으로 해당 네트워크 정보 라우팅 테이블에 추가
  ii. 스태틱 라우팅 - 관리자가 직접 라우터에 목적지 네트워크와 넥스트 홉을 입력하는 압법
  iii. 다이나믹 라우팅 - 라우터끼리 정보 교환(OSPF,EIGRP 프로토콜 등)
  라우팅 우선순위는 i > ii > iii
  

2. 브로드캐스트 컨트롤
   도착지 정보가 있을 때만 통신 허락
   라우팅 테이블에 패킷 목적지 ip 주소가 없다면 패킷을 폐기하거나, 기본 경로로 전달함.

• 라우터는 기본적으로 브로드캐스트 패킷을 다른 네트워크로 전달 안 함
  -> 2계층 스위치와 큰 차이점 (스위치는 모든 포트에 전송)
• 각 라우터 인터페이스에 연결된 네트워크는 별도의 브로드캐스트 도메인 형성
• 각 서브넷은 하나의 브로드캐스트 도메인을 구성하며, 브로드캐스트 도메인은 서브넷을 넘어가지 않는다.
• 예를 들어, 192.168.1.0/24네트워크에서의 브로드캐스트는 같은 서브넷 내부에서만 전달되며,
  라우터를 통해 192.168.2.0/24와 같은 다른 서브넷으로는 전달되지 않습니다.

3. 프로토콜 변환
   라우터는 패킷이 들어오면 2계층까지의 헤더를 벗기고, 3계층 ip주소를 확인한다.
   이후, 다시 2계층 헤더를 새로 입혀 전송한다.
   따라서 다른 프로토콜로 구성된 네트워크 연결 가능하다.
   이런 방식으로 LAN 프로토콜과 WAN프로토콜이 다르지만 패킷을 변환하며 연결함.
   LAN(Local Area Network) - 지역 네트워크(사무실,학교,가정 등)
   WAN(Wide Area Network) - Lan과 Lan사이를 구성하는 네트워크 (인터넷, 기업 vpn)