스위치 네트워크 구성

해당 단락에서는 네트워크와 이에 따른 스위치(구성요소)에 대해 학습하며, OSI 7계층 구조와 TCP/IP 4계층 구조가 핵심 내용이다.

 

네트워크란?

우리가 통칭하는 용어와 같이 인터넷 연결에 대한 인프라를 의미한다. 정확한 의미로는, Net + Work의 합성어, 컴퓨터 같은 노드들이 통신 기술을 이용하여 그물망처럼 연결된 통신 형태를 의미한다.

 

세부적인 분류로는 아래처럼 구분할 수 있다.

- PAN(Personal Area Network) : 가장 작은 규모

- LAN(Local Area Network) : 근거리 영역

- MAN(Metropolitan Area Network) : 대도시 영역

- WAN(Wide Area Network) : 광대역

 

네트워크는 아래 4가지 구성요소(물리적, 논리적)을 통해 우리 눈에 비춰지며 정보를 교환한다.

- 전송 단말기(노드) : PC, 휴대폰, 노트북, 서버

- 전송 매체 : 유무선 기술, LAN, 케이블, Wi-Fi 등

- 전송 프로토콜 : 전송단말기간 정보를 주고받기 위한 규칙

- 네트워크 장비 : 정보를 전달하기 위해 방향을 결정하는 장비 

 

네트워크 구성요소

전송 프로토콜 : 전송 단말기간 정보를 주고받기 위한 일종의 규칙, 약속, 규약

네트워크 장비 : 정보를 전달하기 위해 목적지를 찾고 길을 결정하는 장비(허브, 스위치, 라우터)

 

OSI 7계층 모델

 

ISO(국제 표준화 기구)가 네트워크 프로토콜이 통신하는 구조를 7개 계층으로 분리하여 각 계층간 상호 작동하는 방식을 정한 모델, 통신이 일어나는 과정을 7단계로 크게 구분하여 한 눈에 들어올 수 있도록 정의한 모델이다.

위 모델을 통해 통신의 단계를 정의하고 문제 진단에 사용될 수 있다.

 

1. 7계층 - 응용(Application) : 사용자에게 다양한 서비스 제공, HTTP, SMTP, FTP, 가상터미널 등, 사용자 인증 등 MAC 주소를 기반으로 스위칭을하는 2계층 장비이다

- (L7스위치)

2. 6계층 - 표현(Presentation) : Data전송, Sytax 협의, 데이터 포맷을 결정 구성하고 코드를 암호화 한다

3. 5계층 - 세션(Session) : APP과의 소통이 이루어진다, Start, Maintain, Stop

4. 4계층 - 전송(Transport) : APP사이의 논리적인 통로를 제공하며 전송하는 역할을 한다. TCP,UDP 등이 있다.

- (L4스위치)

5. 3계층 - 네트워크(Network) : 논리적인 주소와 경로 관리를 의미한다, IP주소를 통해 통신하게 된다.

- (L3스위치) 라우터, 공유기

6. 2계층 - 데이터 링크(Data Link) : Data 전송을 위한 Format을 결정하고 미디어에 접근하는 방법을 제공하며 Mac주소 등을 사용한다.

- (L2스위치) 스위치

7. 1계층 - 물리(Pysical) : 물리적 기계 연결을 의미한다, 전기, 기계적 특성을 이용한 통신 케이블로 데이터를 전송하며 1,0 비트로 데이터 구성, on, off의 전기적 신호 상태로 구성한다.

- (L1스위치) 리피터, 허브

 

스위치의 역할 : Mac 주소를 기반으로 노드와 노드간 연결을 중개해주는 것

 

Protocol Data Unit - 각 계층의 제어 정보를 의미한다

 

 

TCP/IP 4계층 모델

 

OSI 7계층 모델을 기반으로 작성되었으며, 실제 업무에서 이용될 수 있도록 단순화된 모형이다.

 

1. 응용(Application) : 세션, 표현, 응용 계층 - 서로 app과 소통하는 방법과 지원 방식을 의미한다

- FTP, HTTP, SSH, Telnet, DNS, SMTP 등

2. 전송(Transport) : 전송 계층 - 세그멘트 단위의 데이터 구성, Port 기반의 데이터 전송과 노드간 연결을 의미한다

- TCP, UDP

3. 네트워크(Network) : 네트워크 계층 - IP할당, 경로 설정, 패킷 단위의 데이터 구성을 의미한다

- IP, ARP, ICMP, RARP, OSPF

4. 네트워크 엑세스(Network Access) : 데이터+물리 계층 - Mac주소를 통해 장비간 데이터 전송, 프레임 단위의 데이터 구성을 의미한다

- Ethernet, Token Ring

 

헤더란?

TCP의 헤더

 

데이터 전송이 이루어질 때, 계층 이동별로 필요한 정보를 의미하며 목적지 정보, 출발지 정보 등을 담고있다.

TCP/IP의 예시에 보여진 모든 예시가 헤더를 가지고 있다고 보아도 무방하다.

 

캡슐화

 

위에서 제시된 전달 방식은 각 계층을 통과하며 데이터를 전송하게 된다.

여기서 우리는 전송할 때, 모든 정보를 이어붙이게 되는데. 이를 캡슐화(Encapsulation)라고 한다.

역으로 다시 되돌려 받을 때 제공되는 정보를 해석할 때, 이를 역캡슐화(Decapsulation)라고 한다.

 

Mac address와 Ethernet

 

1. Mac address

- 네트워크 상의 장비를 구분하기 위하여 각 장비의 인터페이스마다 할당된 주소, 기기장비의 각 네트워크 인터페이스 카드에 할당되어있다.

2. Ethernet

- 통신하기 위한 일련의 기술 및 약속 중 하나, MAC 기반으로 통신하는 2계층 프로토콜

3. Mac address table

- 스위치가 스위칭 하기 위해 관리하는 테이블