네트워크의 이해

정의

네트워크는 Net + Work 의 합성어로써 컴퓨터들이 통신 기술을 이용하여 그물망처럼 연결된 통신 이용 형태를 의미합니다. 좀더 쉽게 말하자면 "두 대 이상의 컴퓨터들을 연결하고 서로 통신(이야기)할 수 있는 것" 이것이 바로 네트워크 입니다.

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers:국제 전기 전자 공학회)에서는 네트워크를 다음과 같이 정의 하였습니다. "몇 개의 독립적인 장치가 적절한 영역내에서 적당히 빠른 속도의 물리적 통신 채널을 통하여 서로가 직접 통신할 수 있도록 지원해 주는 데이타 통신 체계"라고 말입니다.

종류

네트워크는 거리를 기반으로 종류가 분류됩니다. 다양한 Area Network(지역 통신망)이 존재하지만,그 중 대표적인 PAN, LAN, MAN, WAN를 소개하도록 하겠습니다.

-거리에 따른 네트워크 분류 (무선)- 

PAN ( Personal Area Network ) : 가장 작은 규모의 네트워크

개인 영역 네트워크(Personal Area Network)는 컴퓨터, 전화, 태블릿, 개인 디지털 보조 장치, 팩스 및 프린터와 같은 장치 간의 데이터 전송에 사용되는 컴퓨터 네트워크입니다. 유선을 통한 연결은 보통 USB나 FireWire 등의 인터페이스를 통하여 연결되고, 무선 연결은 IrDA나 Bluetooth, UWB, ZigBee 등의 무선 네트워크 기술을 이용하여 연결됩니다.

LAN ( Local Area Network ) : 근거리 영역 네트워크

집, 사무실, 학교 등 수 킬로미터 내의 가까운 거리에 있는 컴퓨터 및 각종 기기를 통신 회선으로 연결한 통신망을 말하며, LAN(local Area Network)이라고 합니다. 예를 들어 개인 사무실에서 두 대의 PC와 1대의 프린터를 LAN으로 연결할 수 있고 이를 건물 전체로 확대할 수도 있습니다. LAN 구성에는 버스형, 링형, 스타형이 많이 사용됩니다. 과거의 LAN 속도는 수 Mbps~수백 Mbps 정도였으나 기술의 발전으로 현재는 Gbps급 이상으로 속도가 아주 빠른 편입니다.

-LAN의 구조-

IEEE.802

IEEE 802 위원회는 1980년 2월에 설립된 LAN/MAN을 표준화하는 조직이며, LAN 및 MAN 관련 표준을 계속적으로 만들어 오고 있습니다.
IEEE 802 시리즈 중 대표적인 것만 소개하겠습니다.

IEEE 802.1

• 상위 계층 인터페이스(HLI) 및 MAC 브리지
• LAN간 네트워크 연결 표준안

IEEE 802.1Q

• 하나의 이더넷 네트워크에서 가상 랜(VLAN)을 지원하는 네트워크 표준
• 이더넷 프레임 헤더에 VLAN ID(1-4094)이 기록된 태그(4 byte) 탑재
  

-이더넷 프레임 헤더-

 가상 랜(Virtual LAN, VLAN) 이란?
물리적 배치와 상관없이 논리적으로 LAN을 구성하여 분할된 스위치를 말한다.

 VLAN을 왜 사용하는가?
VLAN을 사용함으로써 스위치에 접속된 장비들의 성능 향상, 보안성 향상을 할 수 있다.
VLAN을 나누지 않는다면, 브로드캐스트 도메인이 커지므로 불필요한 브로드캐스트 프레임이 발생하고 불필요한 프레임을 송수신하게 되면 성능이 저하되거나 보안이 뚫리는 중대한 문제가 발생 할 수 있다.

 VLAN ID는 왜 사용하는가?
VLAN ID는 스위치 간의 트렁킹 프로토콜에서 VLAN을 구분하는 용도로 사용한다.
VLAN에 ID를 기입해서 구분하는 방식을 프레임 태깅(Frame Tagging)이라고 한다.
+) Cisco 장비에서는 트렁크 포트(trunk port)와 Native VLAN이라고 표현하고 다른 벤더 사에서는 태그드 포트(tagged port), 언태그드 포트 (untagged port) 라고 표현을 한다.

 Trunk는 왜 필요한가?

• 네트워크의 확장성과 비용 절감을 위해 필요하다.
• VLAN ID는 같으나 서로 다른 스위치의 VLAN 사이 통신이 필요한 경우 Trunk 필요
• 트래픽을 효과적으로 전송할 수 있다.
• 여러 VLAN이 하나의 라우터와 하나의 물리 인터페이스를 공유해야 할 경우 필요

IEEE 802.1X

• 네트워크에 접속하는 컴퓨터 등의 단말을 인증하는 방법을 정한 표준 규격의 하나

• 인증을 통해 네트워크를 보호하는 포트 기반의 접근 프로토콜
   802.1X의 인증에 필요한 3가지 요소
  스테이션 : 인증을 요청함 (Supplicant)
  AP : 인증 프록시 역할(중계를 해주는 매체) (Authenticator)
  인증서버 : 인증 데이터베이스가 저장되어 있는 서버 (RADIUS Authentication Server)

  
  

IEEE 802.2

• 논리 링크 제어 (LLC; Logical Link Control)
• IEEE 802 데이터링크계층의 상위 부계층 논리 주소, 제어 정보, 데이터와 같은 프레임 정보 처리 기능(LLC로 수신된 오류 제어 기능)
• 주로, 여러 다양한 매체접속제어 방식 간의 차이를 보완하여 주는 역할

IEEE 802.3

• CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect), Ethernet
• 경쟁 방식인 Ethernet CSMA/CD 방식을 기초로 하는 LAN 표준들을 총칭
• IEEE802.3 확장으로 고속 이더넷(Fast Ethernet) 기술 제공

IEEE 802.4

• 토큰 버스 (Token Bus)
• '버스형의 토폴로지' 에다가 '토큰 제어 방식' 방식의 매체접근제어가 결합된 형태
• 각 스테이션의 전송 순서는 논리적인 링 순서로써 이루어짐 (전송할 수 있는 권리인 Token을 논리적으로 순서에 따라 다음 스테이션에 넘겨줌으로써 매체접근을 통제)
• 전송 매체와 전송방식에 따라 전송속도는 1Mbps, 5Mbps, 10Mbps, 20Mbps 등 다양하다.
• 버스 형태의 망 특성을 지닌 공장 자동화를 위한 시스템에 많이 사용된다.

IEEE 802.5

• 토큰링(Token Ring) 방식

• 4Mbps, 16Mbps에서 STP와 UTP 선 연결위에, 토큰 패싱 액서스를 지원

• 이더넷에 비해 충돌에 의한 시간낭비/지체가 없어 비교적 높은 속도 유지

• 노드 간에 다른 전송매체 (구리, 광 등) 사용 가능

• 토큰링이 통과하는 순서는 물리적인 링상의 노드의 위치와 일치하기 때문에 토큰에 대한 주소 정보는 불필요

• 통신회선에 흐르는 제어신호 (토큰)에 의하여 부여

  IEEE 802.11

• 무선 랜, 와이파이와 같은 무선 근거리 통신망을 위한 컴퓨터 무선 네트워크에 사용되는 기술

• CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)방식을 사용
  

-CSMA/CD 와 CSMA/CA의 비교-

MAN (Metropolitan Area Network) : 대도시 영역 네트워크

도시 규모의 거리에 있는 컴퓨터들을 통신 회선으로 연결한 통신망을 말하며, MAN(Metropolitan Area Network)이라고 말합니다. 일반적으로 여러 개의 LAN을 라우터로 상호 연결합니다. 아래의 이미지는 서로 다른 토포로지를 가진 5개의 LAN으로 MAN을 구성한 사진입니다.

-MAN의 구조-

WAN (Wide Ares Network) : 광대역 네트워크

국가 또는 대륙과 같은 매우 넓은 지역을 대상으로 하는 통신망을 말하며, WAN(Wide Area Network)이라고 말합니다. 일반적으로 공중통신사업자(Public Switching Data Network Provider)가 제공하는 전용 회선(leased line)을 연결해서 사용합니다. 국가 간 데이터를 전송하는 네트워크 규모이므로 전 세계가 연결된다는 장점이 있습니다. 하지만 많은 컴퓨터와 네트워크 장비가 연결되기 때문에 전송 품질은 LAN이나 MAN에 비해 다소 떨어지는 편입니다.

-WAN의 구조-