네트워크

✒️ 2025-05-31 16:23 내용 수정

네트워크

서로 연결되어 상호작용하고 동작하는 시스템이나 구조

컴퓨터, 장치 또는 시스템들이 데이터를 주고 받으며 서로 통신하는 방식이다.

네트워크 통신 모델

1. OSI(Open Systems Interconnection)

네트워크 통신을 이해하고 설계하기 위한 참조 표준 모델로, 네트워크 통신 기능을 7개의 계층으로 나눈 개념적 프레임워크다.
- 참고 자료 : Geek for geeks The OSI Model, aws OSI 모델, 위키백과 OSI 모형

계층	이름	설명
7	응용 (Application) 출처	사용자와 네트워크 간의 상호작용을 위한 인터페이스 제공 다양한 응용 프로토콜을 사용하여 서비스 제공
6	표현 (Presentation) 출처	데이터의 인코딩/디코딩, 압축, 형식 변환, 문자코드 변환, 직렬화 처리 응용 계층 간의 데이터 교환 지원
5	세션 (Session) 출처	통신 세션을 생성, 관리 및 종료 담당 소통 제어와 동기화 서비스를 제공
4	전송 (Transport) 출처	애플리케이션의 종단 간 데이터 전송 서비스 제공 연결 지향 통신, 신뢰성 보장, 흐름제어, 다중화를 제공 TCP와 UDP 프로토콜 동작
3	네트워크 (Network) 출처	패킷 단위의 데이터 전송 담당 네트워크 전체의 라우팅과 패킷 전달
2	데이터링크 (Data Link) 출처	물리 계층을 통해 네트워크 구간에 있는 노드 간의 통신 물리 계층에서 일어날 수 있는 데이터 오류 감지와 수정 수행 로컬 네트워크 경계를 넘지 않음
1	물리 (Physical) 출처	물리적 통신 매체와 해당 매체를 통한 데이터 전송 연결된 물리 네트워크 간 비트 단위 스트림의 전송 방법 정의 실제 전기 신호, 케이블 등 물리적 특성

2. TCP/IP 모델

인터넷에서 데이터를 주고 받기 위한 표준 통신 구조다.
- 참고 자료 : 위키백과 인터넷 프로토콜 슈트
- 프로토콜 참고.
인터넷 프로토콜 슈트 중 TCP와 IP가 가장 많이 쓰여 TCP/IP 프로토콜 슈트라고도 불린다.
IP는 패킷 전달 여부를 보증하지 않고, 패킷을 보낸 순서와 받는 순서가 다를 수 있다.
TCP는 IP 위에서 동작하는 프로토콜로, 데이터의 전달을 보증하고 보낸 순서대로 받게 한다.

계층	이름	설명
4	응용 (Application)	IP 기반 컴퓨터 네트워크 상에서 프로세스 간 통신에 사용되는 통신 프로토콜과 인터페이스 방식을 포함 HTTP, FTP, SMTP 등 프로토콜 사용
3	전송 (Transport)	송신자와 수신자 사이의 데이터 전송 관리 TCP, UDP 프로토콜 사용
2	인터넷 (Internet) 출처	IP 주소를 사용하여 네트워크 패킷을 전송 IP, ICMP 등의 프로토콜 사용
1	네트워크 엑세스 (Network Access) 또는 링크 (Link) 출처	네트워크에 물리적으로 연결되는 장치와 관련됨 서로 연결된 호스트나 인접한 네트워크(Local) 간의 통신 이더넷, Wi-Fi, PPP 등의 프로토콜 사용

데이터 전송 과정

데이터 생성 : 애플리케이션에서 전송할 데이터를 준비한다. (ex: 메시지)
데이터 캡슐화 : 데이터를 분할하고, OSI 또는 TCP/IP의 각 계층에서 Header를 추가하여 데이터를 가공한다.
- TCP 세그먼트 -> IP 패킷 -> 이더넷 프레임 순으로 캡슐화
1. 애플리케이션 계층 : 데이터 생성
2. 전송 계층(TCP) : 데이터를 세그먼트로 분할하고 TCP 헤더 추가한다.
3. 네트워크 계층(IP) : TCP 세그먼트에 IP 헤더를 추가하여 데이터그램/패킷을 생성한다.
4. 데이터 링크 계층(이더넷 등) : IP 데이터그램에 이더넷 헤더와 트레일러를 추가하여 프레임을 생성한다.
5. 물리 계층 : 프레임을 비트 형태로 변환하여 전송 매체를 통해 보낸다.
주소 지정 : 패킷 헤더에 목적지 주소(IP주소)를 포함시켜 정확한 경로로 전달될 수 있게 한다.
라우팅 : 패킷은 네트워크 상의 다양한 라우터를 통해 목적지로 전달되며, 라우터는 목적지까지의 최적의 경로를 찾아 패킷을 전달한다.
패킷 전송 : 패킷은 물리적 네트워크 매체와 여러 네트워크 장비를 거쳐 목적지로 이동한다.
패킷 재조립 : 목적지에 도착한 패킷을 다시 원래 데이터로 재조립한다.
- 이더넷 프레임 -> IP 패킷 -> TCP 세그먼트 순으로 역캡슐화
데이터 처리 : 수신측은 받은 데이터를 처리하고, 필요한 작업을 수행한다.

계층별 데이터 단위(PDU: Protocol Data Unit)

참고 자료 : Understanding Segments, Packets, and Frames - Data Encapsulation Serires, 위키백과 프로토콜 데이터 단위

데이터 통신에서 상위 계층이 전달한 데이터에 붙이는 제어 정보

OSI 계층	TCP/IP 계층	데이터 단위 (PDU)	설명
5,6,7 계층 (세션, 표현, 응용 계층)	응용 계층	메시지, 데이터	원본 데이터
4계층 (전송 계층)	전송 계층	세그먼트(Segment)	TCP 헤더 + 애플리케이션 데이터
3계층 (네트워크 계층)	인터넷 계층	데이터그램(Datagram) 또는 패킷(Packet)	IP 헤더 + TCP 세그먼트
2계층 (데이터 링크 계층)	링크 계층	프레임(Frame)	이더넷 헤더 + IP 데이터그램 + 트레일러
1계층 (물리 계층)		비트(스트림)

세그먼트(Segment)

TCP 세그먼트 참고.
OSI 4계층(전송 계층)과 TCP/IP 전송 계층에서 사용하는 프로토콜 데이터 유닛(PDU) 다.

패킷(Packet)

참고 자료 : 위키백과 네트워크 패킷, TechTarget's What is a network packet
OSI 3계층(네트워크 계층)과 TCP/IP 인터넷 계층에서 사용하는 데이터를 주고 받을 수 있는 작은 조각이다.
데이터를 나누기 전 데이터를 인코딩(송신 가능한 형식으로 변환) 한다.
데이터를 작게 나눠 전송하여 데이터를 효율적으로 전송할 수 있다.
여러 컴퓨터가 같은 연결을 유지할 수 있기에 동일한 네트워크에서 다른 타입의 데이터를 손실 없이 전송할 수 있다.
에러가 발생하면 패킷을 저장한 후 나중에 다시 전송할 수 있다.

구성 요소	설명
헤더(Header)	패킷의 주소, 순서, 프로토콜 정보, 데이터 종류에 대한 정보 포함
페이로드(Payload)	실제 데이터
Trailer	패킷의 끝을 표시, 종종 에러 감지나 수정 정보를 포함

프로토콜과 헤더

참고 : 프로토콜, IP(Internet Protocol), TCP

이더넷 프레임의 이더넷 헤더
- 참고 자료 : 위키백과 이더넷 프레임

헤더	설명
출발지와 목적지의 MAC 주소	MAC 주소
이더넷 타입	상위 계층 프로토콜을 식별하는 값(ex: IPv4, IPv6)

IP의 패킷 헤더(IPv4)
- 참고 자료 : wikipedia IPv4

헤더	설명
사용하는 IP 버전	IPv4
출발지와 목적지의 IP 주소	`xxx.xxx.xxx.xxx`
인터넷 헤더 길이	상위 계층 프로토콜을 식별하는 값(ex: IPv4, IPv6)
서비스 유형
전체 길이	패킷 전체 길이
인증정보
플래그	프래그먼트 관련 플래그
Time-to-Live	IP 패킷이 네트워크에 남아있을 수 있는 최대 시간
프로토콜	전송 계층 프로토콜
헤더 체크섬	패킷 헤더의 오염이나 에러에 대한 정보
기타 옵션

IP의 패킷 헤더(IPv6)
- 참고 자료 : wikipedia IPv6

헤더	설명
사용하는 IP 버전	IPv6
출발지와 목적지의 IP 주소	`xxx.xxx.xxx.xxx`
트래픽 클래스	패킷의 우선순위
흐름 라벨(Flow label)	패킷의 흐름 제어를 위한 라벨
페이로드 길이	패킷 전체 길이
다음 헤더
Hop limit	IPv4의 TTL처럼 패킷이 폐기되기 전 지나갈 수 있는 최대 라우터 수

TCP의 TCP 헤더
- 참고 자료 : 위키백과 TCP

헤더	설명
출발지와 목적지 포트 번호
순서 번호	데이터의 순서와 재조립을 위한 번호
확인 응답 번호	패킷 수신 확인에 사용되는 일련번호
데이터 오프셋	TCP 헤더 크기
플래그	TCP 연결 설정, 종료, 데이터 전송 상태 등을 나타내는 플래그 정보
창 크기(Window size)	패킷을 받을 수 있는 창의 크기
체크섬(Checksum)	오류 검출을 위한 체크섬
긴급 포인터	긴급 데이터 바이트를 가리키는 포인터
기타 옵션

외부망과 내부망

1. 외부망

조직, 기업 또는 개인 네트워크 외부에 있는 다른 네트워크다.
- 인터넷과의 연결을 통해 전 세계적으로 접근 가능한 네트워크를 의미한다.
인터넷(Internet), 원격서버/클라우드, 외부 데이터 센터, 모바일 네트워크 등이 있다.

2. 내부망

특정 조직, 기업 또는 개인의 사설 네트워크다.
인터넷 프로토콜을 사용하는 폐쇄적 근거리 통신망으로 간주된다.
- 참고 자료 : 위키백과 인트라넷
이더넷(Ethernet) : LAN에서 사용하는 유선 통신 기술로, 제한된 지역 안에서 컴퓨터나 장치를 연결하는 데 사용된다.
- 동일 네트워크 내 장치 간 데이터를 전송할 때 사용한다.
- 프린터, 사내 서버, 공유기 등에 사용된다.

종류	설명
LAN (Local Area Network)	가까운 지역 내에서 컴퓨터 및 기타 네트워크 장치를 연결하는 내부망 출처
WLAN (Wireless LAN)	무선 기술을 사용하여 두 대 이상의 장치를 연결하는 LAN 출처
VLAN (Virtual LAN)	논리적으로 나눠진 가상 네트워크로, 하나의 물리적 네트워크에 여러 개의 가상 네트워크를 구성
VPN (Virtual Private Network)	공용 인터넷을 통해 안전하게 데이터를 전송하기 위해 사용하는 가상의 사설 네트워크