[네트워크] 네트워크의 기초

 현재 인터넷은 당연하게 이용되게 되었다. 향후에는 컴퓨터끼리만이 아니라 모든 것이 네크워크로 연결되는 시대가 온다고 전해진다. 더욱 더 중요성이 높아지는 네트워크에 관한 기초 용어나 구성 등의 지식에 대해 설명할 것이다. 특히, 지금부터 IT 시스템관련 일에 종사하는 신입담당자를 위한 내용이 될 것이다.

<목차> 1. 네트워크란? 2. 네트워크의 구성 요소 3. 네트워크의 종류는 크게 3 가지 4. 네트워크 통신의 구성 5. OSI 참조 모델을 예로 네트워크 통신의 흐름을 이해

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1. 네트워크란?

 ​네트워크란 일반적으로 '사람이나 물건을 그물로 엮는 것'이라고 할 수 있다.IT 시스템의 세계에서는 '컴퓨터간 상호접속을 하는 것'을 의미한다. 그리고 '정보가 흐르는 경로'라고 바꿔 불러도 좋을지도 모른다. 통신회로나 케이블 등을 통해서 컴퓨터끼리 접속하는 것으로, 정보의 공유나 처리의 분산, 메신저 교환 등이 가능하다.

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2. 네트워크의 구성 요소

 네트워크는 '컴퓨터', '네트워크 기기', '운송매체' 등으로 구성된다. 컴퓨터는 PC나 서버 등 어플리케이션(서비스)를 제공하거나, 이용하거나 하는 것이다. 네트워크 기기는 '스위치'나 '루터'등 어플리케이션의 데이터 운송을 위한 것이다 운송매체와 케이블이나 무선전파같이 컴퓨터와 네트워크 기기를 접속하는 것이다.

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3. 네트워크의 종류는 크게 3 가지

​ 네트워크의 종류는 크게 'LAN', 'WAN', '인터넷' 이렇게 세 가지로 분류된다. LAN은 'Local Area Network'의 생략으로, 가정이나 기업의 사무소, 빌딩 내부에 있는 비교적 범위가 좁은 네트워크이다. 사내의 PC을 각각 접속하는 등, 가정이나 기업의 거점내에 닫힌 네트워크이다. LAN을 구축하는 것의 메리트는 파일 공유나 프린터 등의 외부기기와 공유가능한 점이다.

 WAN은 'Wide Area Network'의 생략어로, 떨어진 LAN끼리 상호접속하는 네트워크이다. NTT, KDDI, 소프트뱅크 등 전기통신사무업자가 제공하는 회선을 이용하여, 물리적으로 떨어진 기업간의 본사나 지사간의 접속을 할 때 이용된다.

 인터넷은 세계의 네트워크와 상호 접속 가능한 것이다. 인터넷의 접속처를 제공하는 서비스 사업자인 'ISP(Internet Service Provider)'가 상호접속하는 네트워크이다. 전 세계의 LAN을 상호 접속하도록 하기 때문에, 넓은 의미로 WAN의 한 종류라고 할 수 있다.

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4. 네트워크 통신의 구성

​ 네트워크 통신은 컴퓨터, 인터넷 기기, 운송매체 등 물리적 구성을 짠 다음에, 통신을 실행하기 위한 규칙인 '프로토콜'이라는 규정을 따라서 데이터를 주고 받는다. 통신을 회화로 빗대어 예를 들자면, '통신 = 커뮤니케이션', '프로토콜 = 회사', '데이터 = 회화내용'으로 바꾸어 얘기할 수 있다.

 

1) 프로토콜과 네트워크

 프로토콜은 통신을 실행하기 위해 정해진 일종의 규칙이다. 네트워크로 접속된 컴퓨터나 네트워크 기기는 수신처와 송신처가 같은 프로토콜을 사용해서 통신을 한다. 컴퓨터끼리 대화가 가능하도록 하기 위한 '공통언어'로 얘기할 수도 있겠다.

 인터넷 열람이나 메일 송수신, 파일전송 등의 기능마다 복수의 프로토콜이 존재한다. 복수의 기능의 프로토콜 이 합쳐져 통신이 이루어지고 있다. 기능이 다른 복수의 프로토콜을 계층 구조로 결합해, 체계화한 것이 '네트워크 아키텍처'이다. 계층구조로 되어있으므로, 사용하는 기능에 최적화된 프로토콜을 선택하여 구성할 수도 있다. 대표적인 네트워크 아키텍처로는 'OSI프로토콜', 'TCP/IP' 등이 있다.

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2) OSI프로토콜

 OSI프로콜은 국제표준화기구 (ISO: International Organizaition for Standardization)가 제정한 표준화된 규격이다. 통신에 필요한 기능을 7계층으로 분할하여, 단순화한 모델이다. 이것을 'OSI참조 모델'이라고 부른다. 현재의 네트워크 설계의 지표가 되어, 네트워크 장비를 나타내는 데 사용된다.

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3) TCP/IP

​ TCP/IP는 'Transmission Control Protocol/Internet Protocol'의 생략이다. 전세계에서 가장 넓게 이용되는 규격으로, 사실상의 표준이 되었다. 통신에 필요한 기능을 4계층으로 분할하여, OSI참조모델보다 단순한 네트워크 아키텍쳐이다. 각 층의 기능을 OSI참조 모델에 적용할 수 있다. 인터넷으로 이용되는 기기나 소프트웨어는 전부 TCP/IP를 준수하고 있다.

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5. OSI 참조 모델을 예로 네트워크 통신의 흐름을 이해

​ OSI 참조 모델은 네트워크를 학습하기 위한 '등관문'으로 불린다. 네트워크의 설계 할 때나 학습할 때의 가이드라인으로 이용된다. 이 기사에서는 OSI참조 모델의 7계층을 이용하여 통신이 어떻게 되는지에 대해 설명한다.

 OSI참조모델에는 송신측은 응용 프로그램 계층에서 물리 계층의 순서로 데이터를 가공하여 전송하며, 수신 측에서는 데이터를 역순으로 가공하여 데이터를 복원한다.

 

1) 제 7 계층 (응용 프로그램 층)

 제7계층의 응용 프로그램 층은 응용 프로그램에 대해 통신을 위해 필요한 프레젠테이션 계층 아래의 네트워크를 제공한다. 응용 프로그램 층에서는 컴퓨터가 응용 프로그램을 반별하기 위한 프로토콜이 존재하며, 각각은 '포트 번호'라는 숫자와 연결되어 있다. 포트 번호는 시스템 자체로 변경하는 것도 가능하다.

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2) 제 6 계층 (프레젠테이션 층)

​ 제 6 계층의 프레젠테이션층은 기기고유의 표현형식과 네트워크 공통의 표현 형식의 변환을 실시하는 계층이다.

압축방식이나 문자 코드 등을 관리해, 어플리케이션과 네트워크와의 중계를 한다.

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3) 제 5 계층 (세션 층)

 제 5 계층의 세션 계층은 통신의 확립부터 데이터의 전송까지의 통신 일련의 흐름을 관리한다. 세션층은 어플리케이션이나 유저가 하나로 간주하는 통신 상황을 의미하며, 복수의 커넥션으로 구성된다.

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4) 제 4계층 (트랜포트 층)

 제 4계층인 트렌포트 응은 커넥션을 확립하여 데이터를 확실히 전달 역할을 담당한다. 제 3계층의 네트워크 층부터 흘러 들어온 데이터의 정렬 및 오류 정정 등을 통해 송수신된 데이터의 신뢰성을 보장한다. 트랜포트층에는 'TCP'와 'UTP(User Datagram Protocol)'이라는 프로토콜이 사용된다. 각각의 특성이 있으므로 통신의 용도에 따라 사용법이 갈린다.

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5) 제 3계층 (네크워츠 층)

​ 제3계층인 네트워크 층에서는 'IP주소'로부터 수신처와 최적의 루트를 판단하여 송신한다. 네트워크 층에서는 'IP(Internet Protocol)'이나 'ICMP(Internet Control Message Protocol)' 'ARP(Address Resolution Protocol)'등의 프로토콜이 사용된다. 현재 'IPv4' 'IPv6'의 2형태로 존재하고 있으나, 이번 기사에서는 IPv4만 취급한다.

​ 그 중에서도 IP는 중요한 역할 한다. 네트워크 전반에 패킷 전달을 하기 위해 이 프로토콜을 통해 다른 네트워크와의 통신을 하고 있다. 그리고 각각의 호스트를 식별하기 위해 IP주소를 사용하고 있다. IP주소는 송신 컴퓨터와 송신을 받을 컴퓨터를 중계하는 네트워크 기기를 식별하는 데에 필요한 정보이다. 우편에 비유하면 주소를 연상하면 알기 쉬울 것이다.

​ 컴퓨터는 최저 1개, 네트워크 기기는 복수의 IP주소를 할당할 수 있다. IP주소에는 '글로벌 IP주소', '프라이빗 IP주소' 두 종류가 있다. 글로벌 IP주소는 인터넷에서 사용되는 IP주소로, 전세계에 같은 IP주소를 가진 컴퓨터는 존재 하지 않는다. 일본에서는 일본 네트워크 정보 센터(JPNIC)가 관리하고 있다.

 프라이빗 IP 주소는 LAN등 기업내의 닫힌 네트워크에서 이용된다. 네트워크 내의 IP주소를 자유롭게 이용가능한 점이 특징이다.

 

<서브넷과 서브넷 마스크>​

 네트워크가 대규모가 되면, 단일 네트워크로서 관리하기에는 힘들어 진다. 예를 들어, 네트워크 내에서 혼잡이 발생하여 회선을 압박하는 상황도 벌어진다. 그러므로 조금 더 작고 간단하게 네트워크를 논리적으로 분할하여 관리하는 것이 '서브넷'이라는 방식이다.

 서브넷을 표현하기 위한 값은 '서브넷 마스크'이다. IP주소는 네트워크 주소로서 식별하는 '네트워크 주소부'와 그 네트워크 상의 컴퓨터를 식별하는 '호스트 부분'으로 나눌 수 있다. 하나의 서브넷은 같은 네트워크 주소로 구성되어 있다. 네트워크가 다른 것은 서브넷이 다르다는 것을 의미한다.

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 IP는 경로제어(라우팅)에 의해 데이터를 목적지까지 도착할 수 있도록 하는 역할을 담당한다. 이 경우에는 각 컴퓨터나 네트워크 기기가 각각 갖고 있는 '루팅테이블'을 활용한다. 루팅 테이블이란 통신의 경로가 기재되어 있는 경로제어표이다. 루팅 테이블에 의해, 통신의 목적지를 판단한다. 그리고 루팅테이블에서 어떠한 주소에도 매칭되지 않는 경우에는 '기본 게이트웨이'를 경로로 채용한다. 기본 게이트 웨이에는 서브넷을 중계하는 네트워크 기기가 지정되는 경우가 많다.

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6) 제 2계층(데이터 링크 층)

​ 제 2층의 데이터 링크층에는 'MAC주소'에서 목적지를 판단하여 통신한다. MAC 주소는 데이터 링크층에서 노드를 식별하기 위해 사용하는 것으로, 세계에서 하나 뿐인 고유의 48비트로 표시되는 식별번호이다. 네트워크에 접속하기 위한 기기의 '네트워크 인터페이스'에 설정되어 있다. Ethernet등의 데이터 링크가 사용가능한 상황에서 제공되며, 추가하는 경우 '네트워크 인터페이스 카드(NIC)'하는 확장 카드를 증설해야한다.

 데이터 링크 층의 프로토콜에서는 통신매체에 직접 연결된 기기간의 통신하기 위해 사양을 정하고 있다. 데이터 링크에는 여러 종류가 있지만, 보급되어 있는 것이 'Ethernet'이다. 구조가 단순하고 비용을 줄일 수 있으며, 호환성과 장래성이 가장 높은 것이 특징이다.

 

7) 제 1계층 (물리 층)

​ 제 1계층인 물리층은 통신매체의 사용을 정해 디지털 디지털 데이터를 전기신호로 교환한다. 통신매체에는 동축케이블, 트위스트 페어 케이블, 광섬유 케이블, 무선 등의 종류가 있다.

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여기까지 네트워크의 용어, 구성 등의 기본적인 지식을 소개하였다. 다음에는 네트워크 기기의 종류, 네트워크 기기로 할 수 있는 기능 등에 대한 해설을 할 것이다.

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참고자료

https://japan.zdnet.com/article/35137192/3/

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