네트워크 (1)

1. LAN(Local Area Network)

• utp(unshielded twisted pair wire)케이블로 주로 연결
• 가까운 거리에 위치한 컴퓨터의 네트워크
• 유선 케이블, 적외선 링크, 무선 송수신기 등을 이용하여 통신
• 관리자가 직접 관리가 가능한 영역을 LAN 영역
• 보통 가정이나 학교에서 볼 수 있는 형태
• LAN의 경우 10km의 거리 제한

2. WAN(Wide Area Network)

• 두 개 이상의 LAN 영역을 연결한 영역
  

3. MAN(Metropolitan Area Network)

• 범위는 LAN보다 넓고 50km 거리 내에서 이용할 수 있음.
• 큰 학교나 건물, 쇼핑센터

4. PAN(Personal Area Network)

• 블루투스나 UWB 등의 기술을 이용해서 개인 휴대기기 사이에서 구성된 무선 연결망

5. 인트라넷(Intranet)

• 인터넷에 사용하는 회선 및 기술을 이용하여 구축한 사설 네트워크.
• 군대에서 사용하는 외부 사이트 접속 제한을 걸어둔 인터넷을 생각해도 됨.

Address 주소

1. physical address

• NIC(Network Interface Card) 제조할 때 부여

• NIC(Network Interface Card)와 LAN카드는 사실상 동일한 것을 지칭하는 용어

• NIC는 컴퓨터가 네트워크에 연결될 수 있도록 해주는 하드웨어 장치이고 데이터를 전송하고 받기 위해 필요한 물리적인 연결을 제공. NIC는 이더넷, Wi-Fi, 블루투스 등 다양한 유형의 네트워크를 지원할 수 있음.

• LAN 카드라고 불리우는 것은 일반적으로 이더넷 네트워크에 연결되기 위해 사용되는 NIC를 말함. LAN 카드라는 용어가 주로 사용되었던 시절에는 대부분의 컴퓨터 네트워크가 로컬 영역 네트워크(LAN)이었기 때문.

• 따라서 NIC와 LAN 카드 사이에 기능적인 차이점은 없다. 단지, 특정 유형의 네트워크(예: 이더넷)에 초점을 맞춘 용어인 'LAN 카드'와 보다 일반적인 'NIC' 사이에서 언어적 차이가 있을 뿐.

• MAC address 주소랑 같은 것이라 생각해도 됨.

• 목적은 LAN 스위칭 (src:source address 출발지 발신지, dst:destination address 도착지 목적지)

2. logical address(IP주소)

• 논리적인 주소

• 목적은 인터넷 사용 위해서

• 편지봉투 역할을 한다. (src, dst, IP주소)

• 이 주소는 네트워크 관리자나 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 서버에 의해 장치에 할당

• 인터넷 프로토콜(IP) 계층에서 사용되며, 서로 다른 네트워크 간에 패킷을 라우팅하는데 사용

• 예를 들어, 같은 로컬 네트워크(LAN) 내의 두 컴퓨터가 통신할 때는 MAC 주소(Physical Address)가 직접적으로 사용된다. 하지만 웹 브라우저를 통해 인터넷 상의 웹사이트를 방문하려면 IP 주소(Logical Address)를 통해 웹 서버와 연결되어야 한다.
  즉, MAC 주소는 로컬 네트워크 내에서 패킷의 목적지를 찾는 데 사용되고, IP주소는 인터넷상에서 데이터가 전송될 수 있는 경로를 결정하는 데 필요하다.

이더넷(Ethernet)

• 이더넷(Ethernet)은 컴퓨터 네트워킹에서 가장 일반적으로 사용되는 유형 중 하나로, 로컬 영역 네트워크(LAN)를 위한 기술

• 이더넷은 컴퓨터와 다른 장치들을 연결하여 데이터를 주고 받을 수 있게 해주며, 보통 이더넷 케이블(일반적으로 RJ-45 커넥터가 달린 케이블)을 통해 물리적으로 연결

• 데이터는 패킷 단위로 전송되며, 각 패킷에는 목적지 주소 정보가 포함되어 있어서 네트워크 내의 올바른 위치로 라우팅될 수 있음.

• 이더넷 프로토콜은 이러한 패킷들이 충돌 없이 효과적으로 전송될 수 있도록 관리

• 오늘날에는 무선 이더넷(Wi-Fi)도 많이 사용되지만, 고성능의 네트워크 연결(예: 데이터 센터나 사무실 환경)에서는 여전히 유선 이더넷 연결이 선호

패킷과 라우터

패킷(Packet)

• 네트워크를 통해 전송되는 데이터의 작은 단위
• 큰 데이터는 여러 개의 패킷으로 나누어져서 네트워크를 통해 전송되고 각 패킷은 별도로 라우팅될 수 있음
• 각 패킷에는 목적지 주소(IP 주소), 출발지 주소, 순서 정보 등이 포함
• 이 정보들을 바탕으로 패킷은 올바른 목적지로 전달되며, 도착한 후에는 원래의 데이터로 재조립

라우터(Router)

• 네트워크에서 데이터 패킷을 올바른 목적지로 전달하는 장치
• 라우터는 여러 개의 네트워크를 연결하고, 각각의 패킷이 어떻게 목적지에 도달할 수 있는지 결정하는 역할
• 이 결정 과정은 '라우팅'이라고 부르며, 이 때 사용되는 규칙들을 '라우팅 테이블'이라고 함.

프로토콜

• 서비스, 전송방식, 주소방식(길찾기 Routed) 스위칭(LAN내에서 어떻게 전달할지) 등의 약속임.
• 컴퓨터나 네트워크 장치가 서로 통신하기 위해 따라야 하는 규칙이나 표준을 의미
• 프로토콜은 데이터의 포맷, 전송 시점, 에러 처리 방법 등 다양한 요소를 정의하며, 이를 통해 서로 다른 장치나 시스템 간에 정보를 안정적으로 교환
• HTTP, TCP, IP, FTP, SMTP 등이 있음.
• 이러한 프로토콜들은 일반적으로 계층 구조를 가지며 OSI(Open Systems Interconnection) 모델 또는 TCP/IP 모델이 있음.

스위칭

• LAN(Local Area Network) 내에서 데이터 패킷을 효율적으로 전달하는 방법에 대한 것임.
• 스위치는 네트워크 내의 각 장치를 연결하며, 각 장치가 보내는 데이터 패킷을 적절한 목적지로 전달하는 역할을 함.
• 스위칭 기술은 LAN 내에서 효율적인 통신을 가능하게 하며, 브리지나 리피터와 비교해서 많은 장점들이 있음(충돌 도메인(collision domain) 분리, 대역폭 활용 개선 등)
• 스위치가 패킷 전달하는 과정

1. 송신 장치에서 데이터 프레임(패킷)이 생성됩니다. 이 프레임에는 목적지의 MAC 주소(Physical Address)와 함께 실제 데이터가 포함되어 있습니다.
2. 이 프레임이 네트워크를 통해 스위치에 도착하면, 스위치는 MAC 주소 필드를 확인합니다.
3. 스위치는 자체 MAC 주소 테이블(CAM table)에서 해당 MAC 주소를 찾아 그것이 어떠한 포트(port)에 연결되어 있는지 확인합니다.
4. 만약 해당 MAC 주소가 테이블에 없다면, 스위치는 브로드캐스트(broadcast)를 수행하여 모든 포트로 해당 패킷을 전송합니다.
5. 만약 해당 MAC 주소가 테이블에 있다면, 그것과 연결된 포트로만 패킷을 전송합니다.
6. 목적지 장치가 패킷을 받으면 이것은 원래의 데이터로 변환되고 사용됩니다.

게이트웨이

• 게이트웨이는 네트워크에서 서로 다른 통신망, 프로토콜을 사용하는 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 장치 또는 소프트웨어 시스템
• 서로 다른 네트워크 사이에서 메시지를 전달하거나 변환하는 역할
• 예를 들어, 사무실 내의 LAN(Local Area Network)과 인터넷 간에 데이터 패킷을 전송하려면 게이트웨이가 필요. LAN 내의 컴퓨터가 인터넷에 접근하려면 해당 요청은 먼저 게이트웨이를 통해야 하며 게이트웨이는 그 요청을 인터넷으로 전달.
• 게이트웨이랑 라우터 혼동되기도 하는데, 라우터도 패킷을 서로 다른 네트워크 간에 전달하는 역할을 하지만 주로 같은 프로토콜(예: IP) 기반의 네트워크 사이에서 작동. 반면에 게이트웨이는 완전히 다른 프로토콜과 구조를 가진 네트워크 사이에서도 데이터를 변환하고 전송하는 역할을 함.
• 일반적으로 홈 네트워크에서 사용되는 "브로드밴드 라우터" 같은 장치들은 실제로 여러 기능(라우팅, 스위칭, NAT(Network Address Translation), DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 등)을 수행하기 때문에 일종의 "게이트웨이"라고 볼 수 있음.

LAN 내에서의 통신

NIC(Network Interface Card) 또는 LAN 카드는 컴퓨터가 네트워크에 연결되게 해주는 하드웨어 장치이다. 이 장치에는 고유한 MAC 주소(Media Access Control address), 또는 Physical Address가 할당되어 있다.
MAC 주소는 전 세계에서 유일하며, 48비트로 구성된 식별자이다. 이것은 6바이트로 표현되며, 각 바이트는 2자리의 16진수로 표시된다.

example) 00:0a:95:9d:68:16 또는 00-0E-C6-FD-67-9C와 같은 식으로 MAC주소가 있음.
1byte = 8bit이고 mac주소에서 하나는 4bit.
총 6byte로 된 주소. FD에서 F 하나가 4bit. FD>1byte

Q. mac주소가 00-0E-C6-FD-67-9C 이렇다 치면 총 6byte이고 FD에서 F하나는 4bit이고 FD이렇게 하나는 1byte인거야?
A. 네, 맞습니다. MAC 주소는 6바이트 (48비트)로 구성되며, 각 바이트는 두 개의 16진수 숫자로 표현됩니다. 따라서 "FD"라는 표현은 한 바이트를 나타내며, "F"와 "D" 각각은 4비트를 나타냅니다.
여기서 "F"와 "D"는 16진수 표기법으로, 각각 15와 13을 의미합니다. 이들을 이진수로 변환하면 F는 '1111'이고 D는 '1101'입니다. 따라서 FD는 '11111101'인 총 8비트, 즉 한 바이트가 됩니다.

LAN(Local Area Network) 내에서, 데이터 패킷은 이 MAC 주소를 기반으로 목적지를 찾아간다. 스위치나 라우터 같은 네트워크 장비들은 패킷을 받을 때마다 그 안에 있는 목적지 MAC 주소를 확인하고, 해당 주소를 가진 장치로 패킷을 전달한다.

서버와 클라이언트 사이의 데이터 통신은 일반적으로 "요청-응답" 모델을 따름. 간단한 예로 웹 브라우저(클라이언트)와 웹 서버 사이의 교환을 보겠다.

클라이언트에서 서버로 요청(Request)을 보낸다. 예를 들어, 사용자가 웹 브라우저에 URL을 입력하면 이로부터 HTTP 요청이 생성된다. 이 요청에는 원하는 웹 페이지의 정보와 클라이언트의 상태 등을 포함하고 있다.
요청을 받은 서버는 적절한 작업을 수행한다. 웹 서버의 경우, 해당 URL에 해당하는 웹 페이지를 찾거나 동적으로 생성한다.
그 다음 서버는 응답(Response)을 클라이언트로 되돌려 보낸다. 이 응답에는 클라이언트가 원했던 데이터(예: HTML 파일)와 상태 정보, 서버의 정보 등이 들어있다.
클라이언트는 서버의 응답을 받고 적절하게 처리한다. 웹 브라우저의 경우 HTML 파일을 렌더링해서 사용자에게 웹 페이지를 표시한다.
이러한 요청-응답 과정은 HTTP와 같은 프로토콜을 기반으로 이루어진다. 이 프로토콜이 규정하는 바에 따라, 데이터는 패킷 단위로 나누어져 네트워크를 통해 전송되며, 각 패킷은 IP 주소와 MAC 주소 등의 정보를 담고 있어 라우터를 통해 올바른 목적지를 찾아간다.

wan 에서는 logical address를 사용해서 통신하고, lan에서는 physical address를 사용해서 통신

WAN (Wide Area Network)에서는 서로 다른 네트워크 간의 통신이 필요하기 때문에 IP 주소 (Logical Address)를 사용하여 패킷을 전달한다. 인터넷이 가장 대표적인 WAN 예시이다. 여러 개의 LAN이 연결되어 있으며, 각 LAN 내부에서는 자신의 Physical Address(MAC 주소)를 사용하지만, LAN 간 통신에서는 Logical Address(IP 주소)가 필요하다.
반면에 LAN (Local Area Network) 내부에서 장치들은 같은 네트워크에 있기 때문에 Physical Address(MAC 주소)를 사용하여 직접 통신할 수 있다.
그러나 실제로는 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 데이터 패킷을 보낼 때 MAC 주소와 IP 주소 모두 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 웹 브라우저를 통해 웹사이트에 접속하려 할 때 라우터가 IP주소를 확인하여 올바른 목적지로 패킷을 전달하고, 그 패킷이 최종 목적지인 LAN에 도착하면 해당 장치의 MAC 주소를 기반으로 최종적으로 데이터가 전달된다.