# 모두의 네트워크 기초

### 1장 네트워크 첫걸음

네트워크 : 컴퓨터랑 컴퓨터 연결하여 데이터 교환이나 협력하는 통신망

네트워크 사용 이유

* 주변 장치 공유 : 프린터 같은 거 연결
* 데이터 공유
* 공동 작업

랜(Local Area Network, LAN) : 건물 안이나 특정 지역을 범위로 하는 네트워크

* star형 : 하나의 허브에 여러 대의 컴퓨터 연결. 확장 쉽지만 허브 터지면 통신 안됨.
* ring형 : 개별 컴퓨터가 서로 원처럼 연결. 초기 구성 쉽지만 한 대 추가할 경우 링 절단하고 다시 연결해야함.
* bus형 : 하나의 긴 선에 컴퓨터를 포함한 모든 주변장치 연결. 케이블 터지면 통신 안됨.

왠(Wide Area Network, WAN) : 2개 이상의 랜을 연결한 것

* 별도의 네트워크 접속 형태는 없고 랜 사이 통신만 잘 이루어지게 하면 됨

네트워크 구성 장치

* 허브 : 여러 대의 컴퓨터 연결
* 스위치 : 대역폭 확대
* 라우터 : 컴퓨터 B를 찾아가기 위한 길 제시
* 브리지 : 2개 이상의 네트워크를 연결. 데이터를 한 곳에서 다른 곳으로 전달.

대역폭(bandwidth) : 1초당 처리할 수 있는 데이터 양, `(용량 x 8) / 처리 시간`으로 구한다.

데이터 처리 단위

* 1바이트 = 8비트
* 1킬로바이트 = 1024바이트
* 1메가바이트 = 10204메가바이트
* 1기가바이트 = 1024메가바이트
* 1테라바이트 = 1024기가바이트

### 2장 네트워크 통신을 위한 약속

프로토콜 : 통신할 때 메시지 주고받는 규칙

* OSI 7계층(Open systems Interconnection 7 Layers)
* TCP/IP 4 계층(Transmission Control Protocol/Internet Protocol 4 Layers)

OSI 7계층

* 응용 계층(Application Layer) : 사용자와 애플리케이션 간의 소통
* 표현 계층(Presentation Layer) : 데이터를 어떻게 표현할지 정의
* 세션 계층(Session Layer) : 통신을 설정,관리,종료
* 전송 계층(Transport Layer) : 신뢰성 있는 정확한 데이터 전달
* 네트워크 계층(Network Layer) : 네트워크 장치 간의 경로 선택과 데이터 전송. 라우터 필요
* 데이터 링크 계층(Data Link Layer) : 물리적인 연결을 통해 오류 없는 데이터 전달. 브리지, 스위치 필요
* 물리 계층(Physical Layer) : 전기 신호를 이용해서 통신 케이블로 데이터 전송. 리피터, 허브 필요

OSI 7계층 데이터 표현

* 응용,표현,세션 : 데이터, 메시지
* 전송 : 세그먼트
* 네트워크 : 패킷
* 데이터 링크 : 프레임
* 물리 : 비트

데이터에 든 거

* 데이터 : 이메일로 예를 들면 이메일의 본문
* 세그먼트 : 포트 번호. 전송 계층에서 추가.
* 패킷 : 송수신자 IP 주소. 네트워크 계층에서 추가.
* 프레임 : 송수신자 MAC 주소. 데이터 링크 계층에서 추가.

포트 번호 : 애플리케이션 구분하기 위한 번호 IP 주소 : 인터넷에 연결된 모든 장치를 구분하기 위한 고유 주소. 인터넷 서비스에 가입하면 할당받음. 네트워크 계층에서 사용. MAC 주소 : 하드웨어 장치에 할당된 주소. 컴퓨터 구매할 때부터 할당됨. 데이터 링크 계층에서 사용.

TCP/IP 4 계층

* OSI 7 너무 많아서 효율적인 사실상의 표준은 TCP/IP 4 계층
* 응용 계층 : 사용자와 애플리케이션 간의 소통
* 전송 계층 : 데이터의 전송 및 흐름에 있어 신뢰성 보장
* 인터넷 계층 : 물리적으로 데이터가 네트워크를 통해 어떻게 전송되는지를 정의
* 네트워크 인터페이스 계층 : 데이터를 전기 신호로 변환한 뒤 데이터 전송

헤더 : 각 계층을 지나면서 덧붙여지는 정보 캡슐화 : 헤더가 추가되는 과정 역캡슐화 : 헤더가 분리되는 과정

VPN(Virtual Private Network, 가상사설망)

1. VPN 클라 소프트웨어 설치
2. VPN 서버 연결 및 인증
3. 데이터 암호화
4. 터널링으로 암호화 데이터 전송

### 3장 물리 계층 : 데이터를 전기 신호로 변환하는 단계

랜 카드 : 데이터를 전기 신호로 변환 리피터 : 전기 신호를 증폭 (요즘엔 잘 안 씀) 허브 : 전송된 데이터 신호를 복원하고 증폭, 하나의 입력 신호를 여러 디바이스로 복제

### 4장 데이터 링크 계층 : MAC 주소로 통신하는 단계

데이터 계층 오류 감시 및 수정 방식

* 회선 제어 : 오류 회피하여 신호 간 충돌 현상 발생하지 않게 한다.
  * 신호 시작인 ENQ(Enquiry)와 신호 끝인 EOT(End of Transmission)를 명시적 지정
* 오류 제어 : 외부 간섭, 시간 지연 등 오류 검출하고 정정
  * 패리티 검사(parity check) : 수신자에게 보내는 최종 데이터의 1의 개수를 짝수로 보낼지 홀수로 보낼지 미리 약속하고 여분의 비트를 채워 보냄
  * CRC(Cyclic Redundancy Check) : 데이터에 CRC 코드를 추가하여 오류를 감지. 송신자가 코드 생성하고 수신자도 동일 계산 수행하여 일치 확인
  * 검사합 : 송수신자가 데이터와 관련된 검사합 계산하여 일치 확인
  * 해밍 코드(Hamming code) : 데이터에 추가적인 패리티 비트 포함 -흐름 제어 : 수신자 상황에 따라 송신자 데이터 전송 조절하여 송수신자 데이터 처리 속도 차이 해결
  * 정지-대기(Stop & Wait) : 송신자가 데이터 하나 전송 후 다음 데이터 전달 전 확인 응답 기다림

이더넷(Ethernet) : 다수의 컴퓨터, 허브, 스위치를 하나의 인터넷 케이블에 연결한 네트워크 구조

* CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) 프로토콜 사용
* 2대 이상의 컴퓨터가 동시에 데이터 보내는 충돌(collision) 방지하기 위해 전류 강도 확인해 케이블 사용중인지 확인하는 CSMA/CD 방식 사용
* 현재 CSMA/CD는 잘 사용 안 함. OSI 7 계층 중 2계층인 스위치 장비가 그 역할을 대신.

MAC(Media Access Control) 주소 : 랜 카드에 할당된 값. 전 세계에서 하나만 존재.

* 상위 24비트 : OUI, 랜 카드 제조사 코드
* 이후 24비트 : UAA, 제조사가 랜카드에 부여한 번호

프레임

* 이더넷 헤더
  * 목적지 MAC 주소
  * 출발지 MAC 주소
  * 유형 : IPv4, IPv6, ARP(Address Resolution Protocol, IP 주소에 해당하는 MAC 주소 알고자할 때 사용하는 프로토콜)
* 데이터
* 트레일러

ARP로 MAC 주소 알아내는 과정 (기본적으론 LAN에서만 가능, WAN 환경에선 라우터 장비 거쳐야 확인 가능)

1. 컴퓨터 A가 같은 허브에 묶인 모든 컴퓨터에게 특정 IP 주소의 MAC 주소 물음.

* Broadcast : 모든 컴퓨터에게 질의
* ARP Request : MAC 주소 묻기

2. 모든 컴퓨터가 자신의 IP를 그 주소와 비교하고, 해당되는 컴퓨터 B가 MAC 주소를 전달함.

* ARP Table : 컴퓨터 A가 컴퓨터 B의 IP와 MAC 주소를 메모리에 저장

3. 컴퓨터 A가 컴퓨터 B의 MAC 주소 알게 됐으므로 통신 가능

스위치

* 연결된 모든 장치에 데이터 전송하는 허브와 다르게 필요한 장치에만 데이터 전달하는 장치
* 소규모 네트워크 안에서 컴퓨터, 프린터 등 모든 장치를 서로 연결해서 데이터를 쉽게 공유
* MAC 테이블에 스위치에 연결된 컴퓨터의 MAC 주소 관리
* Flooding : MAC 주소 업뎃을 위해 스위치에 물려있는 모든 컴퓨터에 데이터 보내는 것. MAC 테이블에 이미 있으면 안 하고 바로 연결해줌.

단방향 통신 : 일방적으로 데이터 전송 양방향 통신 : 하나의 통신 채널에서 송수신이 모두 가능

* 반이중(Half Duplex) 방식 : 양쪽 방향에서 통신 가능하지만 동시에 통신은 불가
  * 송수신을 번갈아가며 통신하여 데이터 전송 속도 빠름
  * 주로 허브에서 사용
  * 채널을 하나만 사용하여 충돌 문제가 남아있음
* 전이중(Full Duplex) 방식 : 채널을 2개 두어서 양쪽 방향에서 동시에 데이터 주고 받음
  * 스위치에서 사용됨
  * 충돌 문제 해결됨

충돌 도메인 : 충돌이 발생할 때 그 영향이 미치는 범위. 하나의 허브에 컴퓨터들이 연결돼있으면 여기 연결된 모든 컴퓨터가 충돌 도메인.

### 5장 네트워크 계층 : 목적지를 찾는 단계

라우터(Router) : 데이터가 어떤 경로로 전달돼야할지 알려주는 내비게이션

* 라우팅(Rounting) : 어떤 길이 가장 빠른 길인지 찾는 과정
* 라우터는 스위치와는 다르게 IP 주소를 이용해서 통신
* 라우팅 테이블 : 데이터를 목적지까지 보내기 위한 거리와 방법 등을 명시한 테이블

IP(Internet Protocol) 주소 : 인터넷 상에 있는 컴퓨터의 고유한 주소

* IP 주소는 인터넷 서비스 제공자(ISP, Internet Service Provider)라고 하는 SKT, KT 등 회사가 공인 IP 부여해줌
* 공인 IP : ISP에 의해 전 세계적으로 고유하게 할당되는 IP 주소. 대부분의 ISP는 유동 공인 IP 주소를 할당해준다.
* 사설 IP : 주로 기업 내부에서만 사용되는 IP 주소. 기업 밖의 컴퓨터와는 통신 안됨.
* IP 주소는 4바이트. 즉 32비트로 돼있다.
  * 마지막 1바이트의 최소인 0과 최대인 255는 용도가 정해져 있어 컴퓨터 IP로 안 쓴다.
  * `192.168.2.0`처럼 마지막 1바이트가 0인 주소를 네트워크 주소라고 하며, 하나의 네트워크를 통칭하는 데 쓰인다.
  * `192.168.2.x`는 같은 IP 대역을 사용한다고 표현한다.
  * `192.168.2.255`처럼 마지막 1바이트가 255인 경우를 브로드캐스트 주소라고 하며, 네트워크에 연결된 모든 컴퓨터에 데이터를 일괄 전송할 때 쓰인다.
* (C 클래스 기준) 앞의 3바이트는 네트워크 ID, 마지막 1바이트는 호스트 ID
  * 호스트 ID : 개별 컴퓨터들이 사용
  * 네트워크 ID : 컴퓨터가 많을 경우 관리의 어려움이 있기 때문에 네트워크의 범위를 지정

IP 주소의 클래스

* 공인 IP 주소에는 A부터 E까지 5개의 클래스가 있다. D와 E는 일반인이 쓰는게 아니므로 A, B, C 클래스만 유효하다.
* A 클래스 : 하나의 네트워크가 가질 수 있는 호스트 ID가 가장 많은 클래스. 첫 8비트는 네트워크 ID를 의미하고, 나머지 24비트는 호스트 ID를 의미.
* B 클래스 : 네트워크 ID는 16비트, 호스트 ID는 16비트
* C 클래스 : 네트워크 ID는 24비트, 호스트 ID는 8비트 (이진법 표현시 앞 세 자리가 110으로 고정돼있음)

브로드캐스트 : 같은 네트워크에 속한 모든 컴퓨터에게 데이터 전달 유니캐스트 : 1대1 통신. MAC 주소를 알고 있어야 한다. 멀티캐스트 : 특정 그룹을 지정해서 그 그룹에 해당하는 컴퓨터에만 데이터를 보낸다

서브넷 : 하나의 네트워크 주소를 작은 단위로 쪼개어 사용

* 서브넷팅(subneting) : 작은 네트워크로 나누는 작업
  * 호스트 ID를 서브넷 ID와 호스트 ID로 나누는 작업
  * 네트워크 ID는 그대로 두고 호스트 ID를 쪼갠다.
  * 쪼개는 개수가 적을수록 사용 가능한 호스트 수가 많아진다.
* `네트워크 ID` + `호스트 ID` -> `네트워크 ID` + `서브넷 ID` + `호스트 ID`

서브넷 마스크 : 네트워크 ID와 호스트 ID를 구분하기 위한 구분자

* 네트워크 ID 부분은 1로, 호스트 ID 부분은 0으로 채운다.
* `255.255.255.0` 또는 `192.168.1.1/24`인데, 24는 24비트가 모두 1의 값을 갖는다는 뜻.

### 6장 전송 계층 : 오류 없이 데이터를 전달하는 단계

전송 계층

* 오류를 점검하는 기능
* 컴퓨터가 제대로 데이터를 받았을 경우 어떤 애플리케이션으로 전달해야 하는지 식별

혼잡 제어(Congestion Control) : 네트워크로 들어가는 정보량을 조절하여 네트워크가 혼잡해지지 않게 조절

* 송신자는 먼저 하나의 데이터만 보내고, 수신자 측에서 ACK가 오면 전송량을 2배씩 증가시켜 나감
* 그러다 Time Out이 발생하거나 ACK를 여러 번 받았다면 데이터를 줄여서 보낸다.

흐름 제어 (정지-대기) : 데이터 전송 후 다음 데이터 전달 전 확인 응답 기다리기

오류 제어

* 확인 응답 : 수신자 측으로부터 ACK라는 응답을 못 받으면 오류 판단
* 시간 초과 : 특정 시간 내에 ACK가 없으면 세그먼트에 오류가 있다 판단

재전송이 필요한 상황

* 데이터가 중간에 손실될 때 : 송신자가 데이터 보냈는데 수신자는 아무것도 못 받음
* 데이터 순서가 바뀔 때
* 데이터가 훼손됐을 때

연결형 통신 : 데이터를 정확하게 전달하는 것을 목표, TCP 프로토콜 사용 비연결형 통신 : 효율적으로 데이터를 보냄, UDP 프로토콜 사용

TCP(Transmossion Control Protocol) 프로토콜 통신

* 3방향 핸드셰이크로 통신 시작
  * 송신자가 수신자에게 SYN(Synchronize Sequence Number)라는 임의의 숫자 보냄
  * 수신자는 확인의 의미로 ACK와 함께 SYN를 보냄. 이때 ACK는 받았던 SYN에 1이 더해진 숫자, SYN은 임의의 숫자.
  * 송신자가 ACK를 다시 보내면 끝.

포트 번호 : 프로그램의 주소 (65,536개 존재)

* 0\~1023번 : well-known port. 특정한 쓰임을 위해 사용
* 1024\~49151번 : registered port. 기관이나 기업들이 사용
* 49152\~65535번 : dynamic port. 일반 사용자들이 자유롭게 사용

일련번호 : 송신자가 수신자에게 보내려는 데이터가 몇 번째인지 알려줌 확인 응답 번호 : 수신자가 몇 번째 데이터를 받았는지 송신자에게 알려줌 패킷의 크기 : 한 번에 보낼 수 있는 데이터의 최대 크기 윈도우 사이즈 : 수신자가 받을 수 있는 데이터 양을 고려하여 송신자가 보내는 데이터 최대 크기 (핸드셰이크 과정에서 Window\_Size라는 정보를 주고받는다) 코드 비트 : TURG, ACK, SYN 등 정의

UDP(User Datagram Protocol)

* 신뢰성을 보장하지 않는다. 실시간 방송 등에 적합.
* UDP 프로토콜 헤더는 송수싲나 포트 번호, 헤더 길이, 검사합 정보만 포함

로드 밸런서(Load Balancer)

* 여러 대의 서버를 두고 사용자가 한쪽으로 몰리는 것을 분산시켜주는 장치
* Scale Out : 1대의 서버에서 여러 대로 늘리는 것
* Load Balancing : 부하를 분산시켜주는 작업
* 부하 분산 방법
  * Round Robin : 각 서버별로 돌아가면서 처리
  * Weighted Round Robin : 돌아가며 처리하지만 일부 서버는 큰 트래픽을 몰아 받음
  * Random : 무작위 분배
  * Hash : 특정 클라는 특정 서버에서만 처리
  * 포트 번호를 이용하여 부하를 분산시킬 수도 있다

### 7장 응용 계층 : 애플리케이션에 접속하는 단계

클라에서 서버로 데이터 보낼 때 응용 계층 프로토콜 사용. HTTP, DNS 등 응용 계층의 로드 밸런서는 URI, HTTP 헤더, 쿠키 등의 내용 기준으로 서비스 별 부하 분산 가능.

HTTP(HyperText Transfer Protocol)

* 클라와 서버가 어떻게 데이터 교환할지 정해놓은 규칙. 80번 포트 사용.
* `GET /Index.htrml HTTP/1.1`과 같이 문자 형태로 데이터가 전송됨. 각각 메서드 경로 버전

DNS 서버

* 도메인 주소를 IP 주소로 변경해주는게 DNS(Domain Name System) 서버
* DNS 서버는 계층적으로 구성돼있음. 루트에서 시작해서 .com, 최종적으로 [www.google.com](http://www.google.com)

DHCP 서버

* IP 주소를 일일이 관리해줄 수 없으니까 DHCP 서버로 자동 관리
* DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 서버는 사용자들에게 IP 주소를 할당하거나 회수하는 것을 자동으로 해줌

### 8장 예시를 통한 네트워크 흐름 이해하기

송신자 관점

* 응용 계층 : `Get /index.html HTTP/1.1`
* 전송 계층 : 이전 + 송신자 포트, 수신자 포트, 기타 정보
* 네트워크 계층 : 이전 + 송신자 IP, 수신자 IP, 기타 정보
* 데이터 링크 계층 : 송신자 MAC 주소, 수신자 MAC 주소(송신자의 라우터 MAC 주소), 기타 정보
* 물리 계층 : 랜 카드에서 전기 신호로 변환

장비 관점

* 송신자가 웹 서버에 데이터를 요청
* 스위치에 MAC 주소 찾으러 가지만 스위치도 안 갖고 있음
* 수신자의 MAC 주소를 라우터 A의 MAC 주소로 변경하고 라우터 A로 전달
* 라우터 A가 받은 수신자 MAC 주소가 자기 자신이면 이더넷 헤더 떼어내고 네트워크 계층에 데이터를 전달
* 라우팅 테이블에 수신자 IP 주소 등록돼있는지 확인하고 있다면 송신자 IP 주소를 자신의 IP 주소로 교체
* 라우터 간의 통신에서 가장 중요한 점 : 송신자 MAC 주소는 라우터 A 자신의 MAC 주소로, 수신자 MAC 주소는 라우터 B MAC 주소로.
* 아까 바꿨던 이더넷 헤더 다시 결합시키고 물리 계층으로 라우터 B로

### 9장 무선으로 통신하기

무선 랜

* 무선 공유기(Wireless Access Point) : 유선 랜과 무선 랜을 연결해주는 장치
* 전자기파로 데이터 전송
* Infrastructure : 무선 랜 네트워크에 연결된 모든 장치가 무선 공유기에 연결
* Ad-hoc : 무선 액세스 포인트 없이 장치 간에 직접 통신

SSID(Service Set IDentifier, 서비스 세트 식별자) : 다른 무선랜과 구분하는 식별자

* 무선 공유기와 클라의 통신에는 SSID 이용. 클라가 SSID 검색하여 해당 네트워크에 연결.
* 무선 공유기가 브로드캐스트로 비콘 메시지 보냄
  * Beacon : 가까운 범위 안에 있는 주변 기기에 정보를 전달
* 이 신호를 받은 클라가 SSID가 일치하는지 무선 공유기에 문의
* 같은 SSID 무선 공유기가 응답 후 인증 방식 확인
* 클라가 무선 공유기에 연결 요청하고 승인 받음

무선 공유기 여러 대 두면 채널 간섭 일어날 수 있다. 서로 다른 구격이면 주파수가 달라서 간섭 발생 안 한다


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# Agent Instructions: Querying This Documentation

If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question.

Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter:

```
GET https://lazyartisan.gitbook.io/note/main-page/books/undefined-3.md?ask=<question>
```

The question should be specific, self-contained, and written in natural language.
The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation.

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