네트워크 구조

우리는 인터넷을 매일 사용한다 해도 과언이 아니다. 그만큼 일상에서도 많이 사용하는 네트워크에 대해 조금 알아보고자 한다.

네트워크 구조

• LAN(Local Area Network)

한정된 영역에 존재하며, 일반적으로 인터넷 연결의 단일 중앙 지점을 공유한다. 쉽게 말하면 집, 회사, IP 전화기 같은 작은 단위라고 생각하면 된다. 이때 컴퓨터끼리 직접 연결하지 않고 공유기나 스위치 등을 이용해 연결한다.

이더넷 선은 버스 구조로 CSMA/CD방식을 무선 LAN은 CSMA/CA 방식을 사용하고 있다.

 

CSMA:  데이터를 전송하고 싶은 노드가 케이블의 통신 상황을 감시하여 케이블이 열리면 송신을 개시하는 임의의 다중 접속 프로토콜이다.

CSMA /CD (Collision Dection) : 전송 후 충돌을 감지하여 재전송을 시도하는 방식이다. 하지만 무선 LAN에서는 숨겨진 터미널 문제를 해결할 수 없기 따문에 나온 프로토콜이 CSMA/CA이다.

CSMA /CA (Collision Avoidance) : 충돌을 사전에 회피하는 방식으로 전송 전에 채널 사용여부를 확인하고 일전시간 대기 후에 전송 및 성공 여부를 확인하는 방식이다. 이때 충돌 회피를 위해 전송 타이머를 사용

이더넷

이더넷은 버스구조로 되어있다. 즉 동시에 통신을 시도했을 때 충돌이 발생한다. Collision Domain이란 동일한 영역에서는 하나의 pc가 통신할 경우 다른 모든 pc는 통신이 불가능하다. 그렇기에 스위치를 두어 Collision Domain을 나눈다. (Bridgd도 동일한 역할)

• WAN (Wide Area Network)

광범위한 지역 단위로 구성하는 네트워크를 의미한다. 라우터를 통해 밖으로 나가서 ISP(Internet Service Provider =SKT, KT, LG) 네트워크망을 통해 접속한다. 즉 WAN은 LAN과 LAN사이를 이어준다.

공유기 사진 이미지출처 : https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%9D%BC%EC%9A%B0%ED%84%B0

라우터는 논리적 또는 물리적으로 분리된 망 사이을 지나는 패킷의 위치에 따라 최적화된 경로를 지정하는 기능을 수행하는 장비이다. 네트워크 구조에 그림과 같이 라우터는 LAN과 LAN사이를 연결해 주는 장치이며 이를 Gateway라고도 한다. 우리가 흔히 보는 라우터는 공유기라고 할 수 있다. 위의 공유기 사진을 보면 하얀색으로 되어있는 부분에 외부와 연결할 수 있는 WAN선을 그리고 PC와 연결되어 있는 LAN선을 노란색 부분에 꽂으면 된다.

OSI 7계층

 

OSI 7 계층에 의해 물리적으로 선을 연결하면 Network Layer에서는 ICMP ARP 등의 프로토콜을 사용한다.

브로드캐스트로 IP를 보내면 수신 중의 IP 중 자기 자신의 IP(또는 MAC) 주소를 보낸다.

• ARP(Address Resolution Protocol)
  - 논리적인 IP주소를 물리적인 MAC주소로 바꾸어 주는 역할을 하는 주소 해석 프로토콜
• ICMP(인터넷 제어 메시지 프로토콜)
  - 네트워크의 호스트나 라우터에서는 예상치 못한 상황이나 오류가 발생할 수 있다. 이때 라우터에서 발생한 오류를 송신 측으로 전송하는 데 사용하는 프로토콜
  - ICMP는 네트워크 계층에 상주하지 않고, IP 데이터그램에 캡슐화되어 인터넷으로 전송된다.
  - TCP/IP에서 IP 패킷을 처리할 때 발생되는 문제를 알리거나, 진단 등과 같이 IP 계층에서 필요한 기타 기능들을 수행하기 위해 사용되는 프로토콜
  - IP와 하나의 쌍을 이루며 동작

네트워크 통신을 하는 방식에 따라 유니캐스트, 브로드캐스트, 멀티캐스트로 구분한다.

 

• 유니캐스트 (Unicast)

네트워크 상에서 가장 많이 사용하는 통신 방식으로, 통신을 받은 PC의 주소를 프레임 안에 써넣는데 이때 하나의 PC를 넣는 방식 (1:1 방식)

로컬 네트워크 상에 있는 모든 PC들이 이 프레임을 받아들여 자신의 랜카드의 MAC Address와 비교하여 같은 경우만 CPU로 올리는 방식

• 브로드캐스트 (Broadcast)

로컬 랜에 붙어있는 모든 장비들에게 보내는 통신으로(1:M) 자신의 MAC Address와 같지 않지만 브로드캐스트 패킷을 CPU에게 보냄 이후 CPU가 처리하여 인터럽트가 발생한다. 예시로 방송 송신 시  IP주소는 알고 있지만 MAC Address를 모르는 경우 MAC Address를 알아내기 위한 APR을 하는데 이때 브로드캐스트가 발생한다. 라우터에 있는 브로드캐스트 IP주소의 마지막은 255로 끝난다.

• 멀티캐스트 (Multicast)

보내고자 하는 그룹 멤버들에게만  한 번에 보낼 수 있다. 특정 그룹에게만 보내야 할 상황일 생겼을 때 사용하며 라우터나 스위치에서 이 기능을 지원해 줘야만 사용할 수 있다.