[Network 스터디 1회차] 컴퓨터 네트워크, 프로토콜, OSI 7 Layer, TCP/IP 정리

컴퓨터 네트워크(Network)란?

Net(그물) + Work(일)의 합성어로, 컴퓨터들이 통신망을 통해 그물처럼 연결된 체계를 말한다.

'컴퓨터들이 그물처럼 엮여서 일을 하는 것'

오늘날 우리는 인터넷(전 세계의 네트워크를 연결해놓은 거대한 네트워크 통신망)으로 어디서든 원하는 정보를 월드 와이드 웹(World Wide Web = www = 웹 , 인터넷에서 연결된 사용자들이 만나 정보를 주고받을 수 있는 정보공간)을 통해 실시간으로 주고 받고 할 수 있다.
흔히, 웹과 인터넷을 동의어로 혼동하는 경우가 있는데 인터넷은 컴퓨터와 컴퓨터를 연결해주는 인프라이고, 웹은 인터넷 연결 후 제공되는 서비스중 하나이다. 인터넷 > 웹

// 국제 전기 전자 공학회 IEEE(Institute of Electrical and Electornics Engineers)에서 말하는 네트워크 : "몇 개의 독립적인 장치가 적절한 영역 내에서 적당히 빠른 속도로 물리적 통신 채널을 통하여 서로가 직접 통신할 수 있도록 지원해주는 데이터 통신 체계"

라우터(Router)
이름 그대로 네트워크와 네트워크 간의 경로(Route)를 설정하고 가장 빠른 길로 트래픽을 이끌어주는 네트워크 장비다.

호스트(Host)
네트워크에 연결되어 네트워크 주소가 할당된 컴퓨터(및 기타 장치)이다.

IP 주소(IP Address)
컴퓨터 네트워크에서 장치들이 서로를 인식하고 통신을 하기 위해서 사용하는 특수한 주소이다.

스위치(Switch)
네트워크 상의 통신을 중계하는 장치로, 데이터 패킷을 받아 목적지로 전송하는 역할을 수행한다.

스위칭(switching)
네트워크에서 데이터를 전달하는 과정으로, 데이터 패킷을 받아 목적지로 전송하는 역할을 한다. 스위칭은 회선 교환과 패킷 교환 두 가지 방식이 있다.
회선 교환은 통신 경로를 미리 확보한 후 데이터를 전송하는 방식이고,
패킷 교환은 데이터를 여러 패킷으로 나누어 각각 독립적으로 전송한 후, 목적지에서 다시 조립하는 방식이다.
인터넷에서는 주로 패킷 교환 방식이 사용되며, 이를 통해 효율적인 통신이 가능하다.

#### TIP
#### 1단계: 웹, WWW, 인터넷
#### 2단계: 라우터, 호스트, 클라이언트, 서버, IP 주소, 스위치, 스위칭
#### 3단계: 회선교환방식, 패킷교환방식

프로토콜이란?

컴퓨터 내부 또는 컴퓨터 사이에서 데이터의 교환 방식을 정의하는 규칙 체계. 본래 의미는 외교에서의 의정서.

'데이터를 주고 받기 위해 정의된 통신 규약 및 약속' (ex: http, ftp)

네트워크 상에서 데이터의 교환, 전송 및 처리 방법을 정의하며, 각 기기들이 서로 이해할 수 있는 공통의 언어와 방식을 제공.

특징:

• 모듈화
  복잡한 시스템을 기능에 따라 모듈이라는 작은 단위로 분할하여 설계하는 것을 말한다. (프로토콜은 전송오류율, 데이터 전달 경로, 전송 속도 등 외부 요인에 영향을 받기에, 한 곳에서 처리하지 않음)
  이를 통해, 기능별로 간단하게 재구성하고, 독립적으로 작동하지만 서로 상호 유기적인 관계를 가지며, 오류 처리가 용이하다.
• 계층화
  분할된 모듈을 계층적 구조로 배열하는 것을 말한다.
• 추상화
  네트워크 시스템을 모듈화와 계층화를 거쳐 핵심적인 기능들을 단순화시키는 방법을 말한다.

// 프로토콜 스택: 데이터 통신에 활용되는 프로토콜의 구조에 관한 개념으로, 계층화된 구조(스택 구조)로 모여 있는 프로토콜의 집합

#### TIP
#### 1단계: 통신약속, 통신규약 
#### 2단계: OSI_7_Layer, TCP_IP, 네트워크 레이어
#### 3단계: 모듈화, 추상화, 오버헤드, 복잡성

OSI 7 Layer란?

OSI(Open Systems Interconnection)의 약자

ISO(International Organization for Standardization, 국제표준화기구)에서 네트워크 프로토콜이 통신하는 구조를 7개의 계층으로 분리하여, 각 계층간 상호 작동하는 방식을 정해 놓은 것

사진 출처: https://mangkyu.tistory.com/15

OSI 7 Layer

• 응용 계층(Application): 최상위 계층으로 사용자가 네트워크 자원에 접근하는 방법 제공

  • HTTP(HyperText Transfer Protocol): WWW(World Wide Web) 상에서 정보를 주고 받을 수 있는 프로토콜
  • SMTP(Simple Mail Transfer Protocol): 인터넷에서 이메일을 보내고 받기 위해 이용되는 프로토콜
  • FTP(File Transfer Protocol): 컴퓨터 간 파일을 전송하는데 사용되는 프로토콜
  • Telnet: 인터넷이나 로컬 영역 네트워크 연결에 쓰이는 프로토콜
    But, 보안문제로 사용이 감소하고 있으며, 원격제어를 위해 SSH로 대체되고 있음.
    

• 표현 계층(Presentation): 응용계층으로부터 전달받은 데이터를 읽을 수 있는 형식으로 변환

  • ASCII: 7비트 인코딩, 33개의 출력 불가능한 제어 문자와 공백을 포함한 95개의 출력가능한 문자로 구성되며, 문자를 사용하는 많은 장치에서 주로 쓰임.
  • SSL(Secure Sockey Layer): 네트워크 레이어의 암호화 방식으로, HTTP, FTP 등에 사용. 인증, 암호화, 무결성을 보장함
    

• 세션 계층(Session): 두 컴퓨터 간의 대화나 세션을 관리. 포트 연결이라고도 함

  • NetBIOS: 네트워크의 기본적인 입출력을 정의한 규약
  • RPC(Remote Procedure Call): Windows 운영체제에서 사용하는 원격 프로시저 호출 프로토콜
  • SDP(Session Description Protocol): 스트리밍 미디어에 적용되는 IETF(Internet Enginerring Task Force) 표준으로, 멀티미디어 통신을 설명하기 위해 다양한 태그를 사용
  • NWLink(Netware Link): 인터 네트워크를 통한 전송 프로토콜 패킷 라우팅 역할. 사용자가 네트워크 데이터에 액세스하지 못하도록 함.

• 전송 계층 (Transport): 하위 계층에 신뢰할 수 있는 데이터 전송 서비스를 제공

  • TCP(Transmission Control Protocol): 전송을 제어하는 프로토콜로, 네트워크의 기본적인 입출력을 정의한 규약
  • UDP(User Datagram Protocol): 데이터를 데이터그램 단위로 처리하는 프로토콜로, 독립적으로 데이터를 다른 경로로 처리함
    

• 네트워크 계층 (Network): 실제 네트워크 간에 데이터 라우팅을 담당

  • IP(Internet Protocol): 패킷 교환 네트워크에서 정보를 주고받을때 사용하는 정보 위주의 규약
  • IPX(Internetwrok Packet Exchange): TCP/IP처럼 라우티드 프로토콜로 주로 내부 네트워크에서 사용됨

• 데이터 링크 계층 (Data Link): 물리적인 네트워크를 통해 송수신되는 데이터의 오류와 흐름 관리, 재전송, 프레임 동기화하는 역할
  • Ethernet : 네트워크를 구성하는 하나의 방식이며, 주로 LAN(근거리 통신망)환경에서 유선 인터넷으로 사용됨
  • PPP(Point to Point): 이름 그대로 연결 양끝 노드 간 직렬 링크를 구성하여 데이터를 전달
  • ARP(Address Resolution Protocol): IP 주소를 상응하는 MAC주소로 변환

// MAC(Media Access Control) 주소:인터넷에 연결된 모든 장치들이 가지고 있는 물리적인 주소로, 48비트의 숫자로 이루어져 있으며, 6개의 16진수 쌍으로 구성됨. ex: 00:1A:2B:3C:4D:5E
// IEEE 802.3 : 연결된 이더넷에서 물리 계층, 데이터 링크 계층의 매체 접근 제어를 정의하는 표준
// IEEE 802.11 : 유선 LAN 형태의 이더넷을 보완하기 위해, 무선 근거리 통신망을 위한 컴퓨터 무선 네트워크 기술(Wi-Fi)

• 물리(Physical) 계층 : 네트워크 데이터가 전송되는 물리적인 매체로, 데이터는 0과 1의 비트열로 On, Off의 전기적 신호 상태로 이루어짐. 하드웨어와 연결되어 통신자원을 분배해주는 역할 (ex: 허브, 리피터)

특징 :

• 각 계층은 하위 계층의 기능만을 이용하고, 상위 계층에 기능을 제공
• 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악할 수 있으며, 각 계층은 독립적으로 역할을 수행
• 특정 계층 이상시, 다른 단계의 장비나 소프트웨어에 영향없이 이상이 생긴 부분만 고칠 수 있음

역할:

• 캡슐화: 데이터를 상/하위 특정 계층으로 보낼 때, 헤더를 붙이는 것
• 역캡슐화: 캡슐화의 반대로, 헤더를 제거하는 것
  => 하위 계층으로 이동시 헤더가 추가되고, 반대로 상위 계층으로 이동시 헤더가 제거되며 정보를 얻을 수 있음
  // 헤더: 프로토콜 오버헤드라고도 부르며, 올바른 대상에 도달하기 위해 필요한 정보(출발지 및 목적지 정보, 에러 체크 등)를 말함

#### TIP
#### 1단계: 국제표준, 프로토콜스택, 네트워크레이어, 캡슐화, 비캡슐화  
#### 2단계: 애플레이케이션 계층, 프레젠테이션 계층, 세션 계층, 트랜스포트 계층, 네트워크 계층, 데이터링크 계층, 물리 계층
#### 3단계: HTTP, SSL, Socket, TCP, UDP, IP, MAC, IEEEE802.3, IEEE802.11

TCP/IP란?

인터넷 프로토콜 슈트(IP suite) 중 하나로, 인터넷 상에서 컴퓨터들이 통신할 수 있도록 하는 표준 프로토콜 집합이다. TCP/IP는 Transmission Control Protocol(TCP)와 Internet Protocol(IP)의 약어로, TCP는 데이터를 안정적으로 전송하는 프로토콜이고, IP는 인터넷상에서 데이터를 라우팅하는 프로토콜이다.

'데이터가 의도한 목적지로 갈 수 있도록 정해놓은 틀'

// 인터넷 프로토콜 스위트(Internet Protocol Suite): 인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정보를 주고받는 데 쓰이는 통신규약(프로토콜)의 모음

TCP/IP 4 Layer

TCP/IP 프로토콜 통신 과정에 중점을 둬, OSI 7 계층을 좀 더 단순화

• 애플리케이션 계층 (Application): 사용자와 가장 가까운 계층으로, 사용자 - 소프트웨어 간 소통을 담당하며, 애플리케이션을 실행하기 위한 데이터 형식이 작성됨
• 전송 계층 (Transport): 통신 노드 간 안전하게 데이터를 전송할 수 있도록 하는 계층
• 인터넷 계층 (Internet): 패킷을 최종 목적지까지 라우팅하는 계층
• 네트워크 액세스 계층 (Network Access / Network Interface): 데이터를 전기신호로 변환한 뒤, 물리적 주소인 MAC 주소를 사용해, 알맞은 기기로 데이터를 전송하는 계층
  

#### TIP
#### 1단계: 실제표준, 프로토콜스택, 네트워크레이어  
#### 2단계: 애플리케이션 계층, 트랜스포트 계층, 인터넷 계층, 링크 계층
#### 3단계: HTTP, TCP, UDP, IP, IEEE802.3, IEEE802.11

어려웠던 점, 반성하고 싶은 점 / 개선할 방법

어려웠던 점

• 네트워크를 제대로 공부하는 것은 처음인데, 용어에 대한 이해가 부족해서 설명이 부족함을 느낌
• 나 자신만의 언어로 바꿔 설명하는 것에 어려움을 느낌

개선할 방법

• 최대한 원리를 이해한 후, 다른 사람들의 표현과는 조금 다르게 표현해보기