Chapter 6 네트워크기초 (Network)
Contents 1 네트워크개요 1. 네트워크기초및용어 2. 네트워크주소 3. 네트워크분류 4. 네트워크아키텍쳐 5. 프로토콜 2 네트워크심화 1. 전송매체, 연결방식, 보안 3 인터넷 1. 인터넷개요, OSI 7 계층모델, 계층구조 (TCP/IP)
1.2 네트워크분류 1. 전송매체에따른분류 A. 유선네트워크 (Wired Network) UTP, 동축및광케이블 B. 무선네트워크 (Wireless Network) 라디오파형 / 적외선신호 2. 전송방식에따른분류 A. 회선교환망 (Circuit Switched Network) B. 패킷교환망 (Packet Switched Network) C. 셀교환망 (Cell Switched Network)
1.2 네트워크분류 1. 위상 (Topology) 에따른분류 A. 버스형 (Bus Topology) B. 스타형 (Star Topology) C. 링형 (Ring Topology) D. 허브형 (Hub/Tree Topology) 2. 규모에따른분류 A. LAN (Local Area Network) B. MAN (Metropolitan Area Network) C. WAN (Wide Area Network)
1.3 네트워크아키넥쳐 1. 클라이언트와서버 A. 서버 (Server) 항상동작 ( 포트 Listening) 고정 IP 사용 확장성을위한서버확대 B. 클라이언트 (Client) 서버와통신 원할때서버와연결 동적 IP 사용가능 클라이언트사이의직접통신불가
1.3 네트워크아키넥쳐 1. 클라이언트와서버 : FTP 서버및클라이언트예 A. 서버에연결해서파일을다운로드및업로드테스트
1.3 네트워크아키넥쳐 1. P2P(Peer-to-Peer) A. 항상동작하는서버없음 B. 호스트간직접통신가능 C. 피어들은원할때연결설정 D. IP 변경가능 2. P2P 구현방식 A. 서버도움방식 B. 클라이언트상호간직접연결 3. edonkey / torrent 등
1.3 네트워크아키넥쳐 1. 서버 / 클라이언트모델 A. 장점? 고정된 IP 주소데이터검색용이 B. 단점? 서버부담높음 ( 안정성 / 속도등 ) 2. P2P 모델 A. 장점? 데이터의분산속도향상 B. 단점? 데이터검색어려움
1.4 프로토콜 1. 통신회선을이용하여컴퓨터와컴퓨터, 컴퓨터와단말기 끼리데이터를주고받을경우의상호약속 2. 프로토콜예 )
1.4 프로토콜 1. 프로토콜 (Protocol) a human protocol and a computer network protocol: Hi Hi Got the time? 2:00 time TCP connection request TCP connection response Get http://www.kumoh.ac.kr <file>
2.1 전송매체 - 물리적매체 (Physical media) 1. 보호매체 A. 신호가보호된매체를통해전송됨 : 구리선, 광섬유등 2. 비보호매체 A. 신호가자유롭게전파됨 : 전파등 3. 트위스트페어 (Twisted Pair) - UTP A. 두개의절연된구리선을통하여전송 B. Category 3: traditional phone wires, 10 Mbps Ethernet C. Category 5: 100Mbps Ethernet
2.1 전송매체 - 물리적매체 (Physical media) 1. 동축선 (Coaxial cable) A. 외부도체와내부도체가구리선을보호 2. 광섬유 (Fiber optic cable) A. 중심에굴절률이높은유리와외부에굴절률이낮은유리를사용하여중심유리를통과한빛의전반사를이용한광학적섬유 B. 고속전송이가능하며전기잡음에강인하여오류가적음
2.1 전송매체 비보호매체 1. 무선네트워크 (Wireless Network) A. 전파등무선방식으로엑세스포인트 (AP) 를통하여시스템이라우터에연결하는방법의네트워크 2. Wireless LANs A. IEEE 802.11b/g B. WiFi (Wireless Fidelity) C. 전송속도최대 54 Mbps D. 전송거리초기 10m 현재 ~200m 증가 router base station mobile hosts
2.2 네트워크규모 - LAN 1. 근거리통신망 (LAN, Local Area Network) 300미터이하의통신회선으로연결된시스템의집합으로회사나대학규모의네트워크 2. 이더넷 (Ethernet): A. 대표적인버스구조방식의근거리통신망 B. 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps Ethernet C. 현재는버스구조가아닌이더넷스위치에연결
2.2 네트워크규모 MAN / WAN 1. MAN (Metropolitan Area Network) A. LAN을고속백본 (Backbone) 으로묶은형태로 LAN 수준의높은데이터전송률제공 B. 도시또는큰캠퍼스를네트워크로연결하는데사용 2. WAN (Wide Area Network) A. 지리적으로흩어진통신망을의미함 B. LAN의경우건물, 학교, 연구소, 공장처럼일정한구역을의미하는데반하여, WAN은지방과지방, 국가와국가, 대륙과대륙등지리적으로떨어진거리를연결
2.3 네트워크전송방식 : 회선교환 vs 패킷교환 1. Circuit Switching ( 회선교환 ) A. End-end resources reserved for call B. dedicated resources: no sharing C. 장점? 신뢰성및속도 D. 단점? 효율성
2.3 네트워크전송방식 : 회선교환 vs 패킷교환 1. Packet Switching ( 패킷교환 ) A. each end-end data stream divided into packets B. user A, B packets share network resources C. Each packet contains user data plus control info (routing) D. 장점? 효율성 E. 단점? 신뢰성, 속도 A 100 Mb/s Ethernet statistical multiplexing C B queue of packets waiting for output link 1.5 Mb/s D E
2.3 네트워크전송방식 : 회선교환 vs 패킷교환 Call request signal transmission delay Processing delay Circuit switching Call accept signal Packet switching User data Acknowledgement signal link link link Nodes 1 2 3 4 1 2 3 4
2.4 네트워크연결방식 1. 점대점방식 A. 종류 : 스타형, 링형, 완전형, 불규칙형 B. 연결수가증가하면성능적인면은유리하지만비용이증가됨
2.4 네트워크연결방식 1. 점대점방식 : 스타형 A. 중앙의중계호스트주위로여러호스트를 1:1 연결 B. 중앙호스트의성능과신뢰성이중요 C. 트리형 : 스타형을다단계로확장
2.4 네트워크연결방식 1. 브로드캐스팅 (Broadcasting) 방식 A. 네트워크에연결된모든호스트에게데이터를전달하는방식 B. 주로 LAN 환경에서사용 C. 버스형과링형이존재
2.4 네트워크연결방식 1. 브로드캐스팅방식 A. 버스형 공유버스에모든호스트를연결 둘이상의호스트가데이터를전송하면충돌발생 충돌문제의해결방법 사전예방 : 전송시간대를다르게하는방법과토큰제어방식이가능 사후해결 : 충돌을감지하는기능이필요 ( 예 : 이더넷 ) B. 링형 호스트를순환구조로연결 송신호스트가전송한데이터는링을한바퀴순환후송신호스트에되돌아옴 중간의호스트중에서수신호스트로지정된호스트만데이터를내부에저장 데이터를전송하기위해서는토큰확보가필수
2.5 네트워크연결 1. 인터네트워킹 A. 네트워크의연결
2.5 네트워크연결 1. 인터넷의구조 : 네트워크들의네트워크 Local and tier- 3 ISPs are customers of higher tier ISPs connecting them to rest of Internet local ISP local ISP Tier 3 ISP Tier-2 ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP local ISP Tier 1 ISP local ISP Tier-2 ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP local ISP Tier-2 ISP local ISP
2.5 네트워크연결 1. 사용자가전송한패킷은다양한네트워크를통과하여 전송 local ISP Tier 3 ISP Tier-2 ISP local ISP Tier 1 ISP local ISP Tier-2 ISP local ISP local ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP Tier-2 ISP local ISP
2.4 네트워크연결 1. 게이트웨이 (Gateway) A. 인터네트워킹기능을수행하는시스템한네트워크에서다른네트워크로들어가는입구역할하는장치 2. 관련용어 A. 리피터 : 네트워크의확장에이용 ( 신호증폭, 물리계층 ) B. 브리지 : 호환성있는두개의네트워크를연결 ( 물리, 데이터링크계층 ) C. 스위치 : 호환성있는여러개의네트워크를연결 ( 물리, 데이터링크계층 ) D. 라우터 : 호환되지않는네트워크들을연결하여인터네트워크구성 ( 물리, 데이터링크, 네트워크계층 )
2.5 네트워크보안 1. 서비스거부공격 (Denial of service, DOS) A. 공격자가가짜의트래픽을발생시켜서서버와네트워크상의자원을압도함으로서정상적인사용자가서비스를이용하지못하도록하는형태의공격 B. DDOS (Distributed Denial of Service) target
2.5 네트워크보안 1. 패킷스니핑 (Packet sniffing) A. 공격자가네트워크상의메시지를수동적으로기록한후에분석 A C src:b dest:a payload B
2.5 네트워크보안 1. IP 스푸핑 (IP Spoofing) A. 공격자가잘못된거짓소스주소를갖는패킷을전송 A C src:b dest:a payload B
2.5 네트워크보안 1. Record-and-Playback 공격 A. 공격자가민감한정보를저장해두었다가차후에사용하는방법 A later.. C src:b dest:a user: B; password: foo B
3. 인터넷 - 네트워크계층구조 1. 계층적모듈구조 A. 모듈화 크고복잡한시스템을기능별로여러개작고단순한모듈로독립화 모듈사이의적절한인터페이스가필요
3. 인터넷 - 네트워크계층구조 1. 계층적모듈구조 A. 계층구조 상위모듈이하위모듈에게서비스를요청 하위모듈은서비스를실행하고그결과를상위모듈에통보
3. 인터넷 - 네트워크계층구조 1. 계층적모듈구조 : 장점 A. 전체시스템을이해하기쉽고, 설계및구현이용이 B. 모듈간표준인터페이스가단순하면모듈독립성을향상시스템구조를단순화시키는장점이됨 C. 대칭구조에서는동일계층사이의인터페이스인프로토콜을단순화시킬수있음 D. 특정모듈의외부인터페이스가변하지않으면내부기능변화가전체시스템동작에영향을미치지않음
3. 인터넷 네트워크프로토콜 1. 프로토콜설계시고려사항 A. 주소표현, 오류제어, 흐름제어, 데이터전달방식 2. 주소표현 A. 주소는네트워크상의시스템을구분 B. 활용도를높이기위하여구조적정보포함 ( 국가, 지역등 ) C. 1:1이아닌다자간통신을지원 3. 오류제어 브로드캐스팅 (Broadcasting): 모든호스트에데이터전달 멀티캐스팅 (Multicasting): 특정호스트에게데이터전달 A. 데이터변형오류 : 데이터가깨져서수신자에게도착 B. 데이터분실오류 : 데이터가수신자에게도착하지못함
3. 인터넷 네트워크프로토콜 1. 흐름제어 (Flow control) A. 수신자처리능력에비해너무빨리데이터를전송하지않도록제어 B. 수신버퍼가부족하면수신자는데이터를분실처리함 2. 데이터전달방식 (Data transfer) A. 단방향 : 데이터를한쪽방향으로만전송 B. 전이중 : 데이터를양쪽에서동시에전송 C. 반이중 : 양방향으로전송할수있지만, 특정시점에서는한쪽방향으로만전송
3. 인터넷 OSI 참조모델 1. OSI 7 계층모델 (Open Systems Interconnection 7 Layer-model)
3. 인터넷 OSI 참조모델 1. 중계기능
3. 인터넷 OSI 참조모델 1. 물리계층 (Physical Layer) A. 데이터전송속도, 클록동기화방법, 물리적연결형태등 2. 데이터링크계층 (Datalink Layer) MAC 주소 A. 물리계층의물리적전송오류문제를해결 B. 프레임 (Frame) 3. 네트워크계층 (Network Layer) IP 주소 A. 데이터의전송경로를결정 B. 호스트구분을위한주소개념필요 C. 패킷 (Packet)
3. 인터넷 OSI 참조모델 1. 전송계층 (Transfer Layer) 포트번호 A. 송수신프로세스사이의단대단통신기능을지원 B. 프로세스구분을위한주소개념필요 2. 세션계층 (Session Layer) A. 송수신자사이에상위적연결개념인세션을지원 3. 표현계층 (Presentation Layer) A. 데이터의의미와표현방법을처리 ( 암호화 / 압축기능도처리 ) 4. 응용계층 (Application Layer) A. 대표적인인터넷서비스 : HTTP, FTP, Telnet, 전자메일
3. 인터넷 TCP/IP 모델 1. 5 계층으로구성
3. 인터넷 TCP/IP 모델 segment datagram frame message H t H n H t H l H n H t M M M M source application transport network link physical link physical switch H l H n H n H t H t H t M M M M destination application transport network link physical H l H n H n H t H t M M network link physical H n H t M router
3. 인터넷 TCP/IP 모델 1. 구현환경 A. 시스템공간 ( 계층 1 ~ 4): 운영체제에서동작 B. 사용자공간 ( 계층 5 ~ 7): 사용자프로그램으로동작
3. 인터넷 : TCP 프로토콜 1. TCP (Transmission control protocol) A. 연결형서비스를지원 B. 전이중방식의양방향가상회선을제공 C. 신뢰성있는데이터전송을보장 D. 흐름제어 수신자의처리량을초과하여전송하지않음 E. 혼잡제어 네트워크라우터처리량을초과하여전송하지않음 F. 오류제어 데이터변형, 데이터분실오류를재전송기능으로복구
3. 인터넷 : TCP 프로토콜 1. TCP (Transmission control protocol) A. 송수신포트번호 B. 순서번호 C. 응답번호 D. 체크썸 헤더와데이터에대한오류검출 2. 캡슐화
3. 인터넷 : UDP 프로토콜 1. UDP (User datagram protocol) A. 비연결형서비스를제공 B. 헤더와전송데이터에대한체크섬기능을제공 C. Best Effort 전달방식을지원
3. 인터넷 : 포트번호 (TCP / UDP) 1. 포트번호 A. TCP, UDP 프로토콜이상위계층에제공하는주소표현방식 B. TCP, UDP 가독립적으로관리하는고유의포트번호 C. [unix] /etc/services 파일참고
2.4 인터넷 : IP 프로토콜 1. IP (Internet Protocol) A. 비연결형서비스를제공 B. 패킷을분할 / 병합하는기능을수행 C. 헤더체크섬 (checksum) 만제공 D. Best Effort 방식의전송기능 2. IP 헤더 A. Time To Live(TTL) 패킷생존시간 라우터를거칠때마다 1씩감소, 0이되면제거
2.4 인터넷 : IP 프로토콜 ( 네트워크계층 ) 1. 송수신호스트사이의패킷전달경로를선택 2. 네트워크계층주요기능 : 라우팅, 패킷의분할과병합 3. 라우팅 A. 송수신호스트사이의패킷전달경로를선택하는과정 4. 패킷의분할과병합 A. 상위계층에서내려온데이터는하위계층인 링크계층의프레임구조에정의된형식으로캡슐화되어야함 B. 송신호스트는전송전에적절한크기로데이터를분할 C. 수신호스트는분할되어수신한데이터를다시병합
2.4 인터넷 : IP 프로토콜 ( 네트워크계층 ) 1. 비연결형 2. 패킷의전달순서 A. 패킷이서로다른경로로전송되므로도착순서가일정하지않음 B. 상위계층에서순서를재조정해야함 3. 패킷분실가능성 A. 패킷의 100% 도착을보장하지않음 B. 상위계층에서패킷분실오류를복구해야함