모두의 네트워크 정리 PART3

- 모두의 네트워크를 읽고 전반적인 정리 및 요약을 한다.

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8.네트워크의 전체 흐름 살펴보기

 

여기서는 웹사이트 방문시 이루어지는 모든 데이터 처리 과정을 알아본다. OSI 모델의 각 계층 간 데이터가 전달되고 처리되는 전체 과정을 알아본다.

 

1)랜 카드에서의 데이터 전달과 처리

 

계층	역할
응용계층	애플리케이션 등에서 사용하는 데이터를 송수신하는 데 필요
전송계층	목적지에 데이터를 정확하게 전달하는 데 필요
네트워크계층	다른 네트워크에 있는 목적지에게 데이터를 전달하는 데 필요
데이터링크계층	랜에서 데이터를 송수신하는 데 필요
물리계층	데이터를 전기 신호로 변환하는 데 필요

 

출처 : 모두의 네트워크

 

• 위의 이미지와 같이 네트워크가 구성되어 있다고 가정한다.
• 위의 네트워크는 총 3개이다.
  • 192.168.1.0/24, 172.16.0.0/16, 192.168.10.0/24
• 컴퓨터에서 웹서버에 요청한다. 
  • 컴퓨터: 요청이 응용계층 → 물리계층 → 전송계층 → 네트워크계층 → 데이터링크계층 → 물리계층을 거쳐서 캡슐화되어 스위치로 간다. 요청은 HTTP프로토콜 규칙으로 HTTP메시지를 만들어 보낸다.
    • 1)웹사이트 URL입력후 엔터를 누르면 캡슐화가 이루어진다.
    • 2)응용계층에서 GET /index.html HTTP/1.1과 같이 http 통신 가능한 방식으로 HTTP 메시지를 만든다.
    • 3)전송계층에서 TCP헤더(출발지포트번호3005, 목적지포트번호80)를 붙여 세그먼트를 만들어 보낸다.
    • 4)네트워크계층에서 IP헤더(출발지IP, 목적지IP)를 붙여서 IP 패킷을 만들어 보낸다.
    • 5)데이터링크계층에서 이더넷 헤더와 트레일러를 붙여서 이더넷 프레임이 된다.
    • 6)물리계층에서 스위치A로 데이터가 전기신호로 변환되어 전송된다.
  • 스위치A : 받은 요청이 물리계층 → 데이터링크 계층으로 역캡슐화 된다. 요청이 다시 데이터링크 계층 → 물리계층 캡슐화되어 라우터A로 보내진다.
    • cf)스위치는 네트워크끼리 송수신이 불가능하다. 그래서 네트워크계층까지 가지 않고 데이터링크 계층까지만 전달된다.
  •  라우터A : 라우터가 요청을 받는다. 물리계층 → 데이터링크계층 → 네트워크계층까지 디캡슐화되어 데이터를 확인하고 다시 캡슐화하여 라우터B로 보낸다.
  • 라우터B : 라우터가 요청을 받는다. 라우터A와 똑같은 과정을 거쳐서 스위치B로 송신한다.
  • 스위치B가 요청을 디캡슐화하여 확인 후 캡슐화하여 웹서버로 보낸다.
  • 웹서버 : 웹서버는 물리계층 → 데이터링크계층 → 네트워크계층 → 전송계층 → 응용계층까지 디캡슐화되어 요청을 확인하고 응답을 준비한다.

 

2)스위치와 라우터에서의 데이터 전달과 처리

• 스위치A는 데이터링크계층에서 데이터를 전기신호로 변환하여 라우터A로 보낸다.
• 라우터A에서 데이터가 물리계층 → 데이터링크 계층 → 네트워크 계층까지 올라간다. 데이터링크 계층에서는 목적지MAC주소와 자신의 MAC주소를 비교하는데 이 때 주소가 같으면 이더넷 헤더와 트레일러를 분리하는 역할을 수행한다. 그리고 네트워크 계층에 전달하고 자신의 라우팅 테이블과 목적지 IP주소를 비교한다.
• 라우터 A의 라우팅 테이블에서 목적지 IP 주소의 경로를 알 수 있으므로 라우팅을 할 수 있다. 출발지IP를 라우터의 외부IP주소(실제로 WAN측)로 변경한다.(192.168.1.10 → 172.16.0.1)
• 그런 다음 데이터링크계층으로 전달하여 라우터 B로 보내지도록 이더넷 헤더와 트레일러를 붙인 후 물리 계층에서 데이터를 전기 신호로 변환하여 네트워크로 전달합니다. 라우터 A에서 B로 전달된다.
• 라우터B에서 이더넷 프레임의 목적지 MAC주소와 자신의 MAC주소를 비교한다. 주소가 같으면 이더넷 헤더와 트레일러를 분리하는 역캡슐화를 수행한다. 그다음 네트워크 계층으로 전달되면 자신의 라우팅 테이블과 목적지 IP 주소를 비교한다.

 

3)웹서버에서의 데이터 전달과 처리

• 데이터가 전기신호로 웹서버에 도착하면 웹서버는 데이터링크 계층에서 이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소와 자신의 MAC 주소를 비교한다. 주소가 같으면 이더넷 헤더와 트레일러를 분리하고 네트워크 계층에 전달한다.
• 네트워크 계층에서 목적지IP주소와 웹서버 IP주소를 비교한다. 같으면 IP 헤더를 분리하고 전송계층에 전달한다.
• 전송계층에서는 목적지 포트번호를 확인하여 어떤 애플리케이션으로 전달해야되는지 판단 후 TCP 헤더를 분리하여 응용계층에 전달한다.
• 드디어 웹서버의 응용계층에 도착한다!
• 라우팅은 패킷을 목적지 컴퓨터까지 보낼 때 최적 경로를 선택하여 전송하는 것이다. 라우팅은 정적 라우팅과 동적 라우팅 2가지 방법이 있다.
  • 정적 라우팅 : 미리 라우팅 테이블에 경로를 수동으로 추가하는 방법. 소규모 네트워크에서 사용
  • 동적 라우팅 : 네트워크 변경을 감지하여 라우팅 테이블을 업데이트하거나 네트워크 장애가 발생했을 때 라우터끼리 정보를 교환하여 최적의 경로로 전환하는 기능. 대규모 네트워크에 적합

 

9.무선 랜 이해하기

 

1)무선 랜의 구조

• 앞의 내용은 랜케이블로 연결하는 유선랜 구조였다.
• 무선랜은 랜케이블 사용 안 하고 무선으로 컴퓨터를 연결한다. 
• 무선랜이 유선랜에 비해 해킹될 위험이 높다. 그래서 암호화, 인증설정 등 필요하다.
• 무선랜은 무선 액세스 포인트(WAP)와 무선 클라이언트(컴퓨터, 스마트폰 등)로 구성된다.
• 컴퓨터가 WAP와 통신하려면 무선 랜 칩과 무선랜 어댑터가 필요하다. 최근에 나온 컴퓨터는 대부분 무선 랜 칩을 내장하고 있어서 통신이 가능하다.
• 무선 랜 어댑터는 USB 메모리방식, 컴퓨터카드방식이 있다.
• 집에 있는 무선공유기는 WAP 기능이 포함되어 있다.
• 무선 랜을 연결하는 방식은 2가지가 있다.
  • 인프라스트럭처방식 : 무선 액세스 포인트를 통해 통신하는 방법(주로 사용)
  • 애드혹방식 : 무선 클라이언트끼리 직접 통신하는 방법
• 무선랜 규격은 IEEE802.11 규격을 준수하는 기기로 구성된다.
• IEEE802.11은 미국기술표준화 단체 IEEE에서 승인한 무선랜표준화기술을 의미한다.
• 무선랜 규격은 다양한 규격이 있다.
• IEEE802.11b, IEEE802.11g, IEEE802.11a는 예전규격이다. 최근에는 11n, 11ac 등을 사용한다.(IPTIME 살 때 박스에 보면 적혀있음)
• 무선 클라이언트도 규격이 맞아야 통신 가능하다.
• 무선액세스 포인트를 무선 공유기, 무선AP라고 한다.

 

2)SSID 구조

• 무선 AP와 무선 클라이언트를 연결하려면 혼선을 피하기위해 SSID라는 액세스 포인트의 고유 이름을 사용한다. 그리고 네트워크 이름, 인증, 암호화, 암호화 키를 설정해야 한다.
• 무선 AP는 비컨이라고 하는 자기를 알리는 신호를 네트워크에 있는 모든 기기에 주기적 전송하고 무선클라이언트는 이 신호를 잡아 연결한다.
• 무선 클라이언트는 자신의 SSID와 같은지 무선 AP에 문의한다.
• 같은 SSID의 무선 AP가 응답을 하고 서로의 존재를 알게 된다.
• 그다음으로 인증방식이 올바른지 확인하고 연결을 요청한 후 무선 AP로부터 승인 받으면 통신 가능하다.
• 무선 AP와 무선 클라이언트 사이의 거리가 멀수록 전파가 약해져 느려질 수 있다. 
• 그래서 무선 AP를 여러 대 설치해야 한다. 무선 랜은 여러 기기를 동시에 연결할 수 있도록 주파수 대역을 분할하는데 그 주파수 대역을 채널이라고 한다.
• 다른 채널은 주파수가 서로 다르기 때문에 전차가 겹치더라도 서로 간섭이 일어나지 않아 통신속도도 떨어지지 않는다.
• 전파가 겹치는 무선공유기들이 같은 채널로 설정되어 있으면 전파 간섭으로 통신속도가 느려진다.