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오토에버 클라우드 2기 21일차

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By minnnning
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오토에버 클라우드 2기 21일차

프로토콜

  • 프로토콜: 통신 규칙, 규약, 약속
  • 프로토콜 스택: 단일 프로토콜이 아닌 여러 개의 프로토콜을 계층적으로 구성한 형태

 

대표적인 스택

  • TCP/IP 스택: 현재 네트워크의 표준. 5계층 모델
  • OSI 7계층: 통신 규약의 표준화 목적

Application - Data, Presentation - Data, Session - Data, Transport - Segment, Network - Packet, DataLink - Frame, Physical - Bit,

  • 개발자: 하향식(상위 → 하위 계층)으로 네트워크 접근
  • 네트워크 엔지니어: 상향식(하위 → 상위 계층)으로 접근
  • 4계층(Transport)을 기준으로 위는 상위 계층, 아래는 하위 계층

 

TCP/IP 스택 (4계층 구조)

  • Application: OSI 상위 3계층 합침 (Application, Presentation, Session)
  • Transport
  • Internet: OSI Network 계층
  • Network Access: OSI DataLink + Physical 계층

 

각 계층 역할 요약

  • Physical: 물리적 신호 전달 (장비: 허브)
  • Data Link: Mac Address 기반 목적지 확인 (장비: 스위치)
  • Network: IP 주소 기반 라우팅, 네트워크 구분 (장비: 라우터, L3 스위치)
  • Transport: 데이터 신뢰성 보장 (장비: 로드밸런서)
  • Session: 연결 유지/종료, 에러 복구, 재전송
  • Presentation: 데이터 압축, 암호화
  • Application: 서비스 계층

 

네트워크 규모

  • LAN: 근거리 네트워크
  • MAN: 도시 규모 네트워크 (현재는 WAN으로 통합되는 경향)
  • WAN: 광역 네트워크
  • PAN: 개인용 네트워크

 

회선 종류

  • 인터넷 회선: 광케이블 (Gbps), 동축 케이블 (100Mbps)
  • 전용회선: 대역폭 보장. LLCF 기능 포함
  • VPN (Virtual Private Network): 공용망에서 사설망처럼 사용하는 기술

 

물리적 구성요소

  • NIC, 케이블, 커넥터, 허브, 스위치, 라우터, 로드밸런서, 방화벽, 모뎀, 공유기 등

주요 장비 역할

  • 허브: 브로드캐스트 방식 (주소 기억 불가)
  • 스위치: 목적지 MAC 기억 → 유니캐스트 가능
  • 라우터: 외부 경로 설정, 네트워크 분리
  • 로드밸런서 (L4 Switch): 부하 분산
  • 방화벽/IPS: 접근 제어 및 보안

 

통신 방식

방식설명
Unicast1:1 통신
Broadcast동일 네트워크 내 모든 호스트
Multicast특정 그룹 대상 1:N 통신
Anycast가장 가까운 노드 1:1 통신 (IPv6 완전 지원)

MAC Address

  • 하드웨어에 고정된 주소, NIC 단위 고유 식별자
  • 자신이 목적지인 경우만 처리

IP Address

  • 3계층 주소: 네트워크 + 호스트 주소
  • IPv4: 4개의 8비트 옥텟으로 구성

IP 클래스

클래스주소 범위비트 구성
A0.0.0.0 ~ 127.255.255.255N:8 / H:24
B128.0.0.0 ~ 191.255.255.255N:16 / H:16
C192.0.0.0 ~ 223.255.255.255N:24 / H:8
D224.0.0.0 ~ 239.255.255.255멀티캐스트
E240.0.0.0 ~ 255.255.255.255예약
  • 실제 사용 가능 주소: 전체 범위 - 네트워크 주소 - 브로드캐스트 주소

클래스리스 주소체계 (CIDR)

  • 서브넷 마스크를 사용하여 네트워크를 유연하게 나눔
  • /24, /16 형식으로 표현

NAT (Network Address Translation)

  • 사설 IP를 공인 IP로 변환
  • 내부 보안을 높이고 IP 절약 가능

Bogon IP

  • IANA가 예약해 놓은 IP 범위
  • 일반적인 라우터에는 경로 정보 없음 (보안 경계선)

특별한 IP

IP 대역설명
0.0.0.0/8This network
10.0.0.0/8Private IP
100.64.0.0/10CGNAT
127.0.0.0/8Loopback
169.254.0.0/16Link Local
172.16.0.0/12Private IP

TCP / UDP

  • TCP: 연결 지향, 오류 제어, 재전송 가능, 신뢰성 중요
  • UDP: 비연결 지향, 빠름, 실시간 스트리밍에 적합
구분TCPUDP
연결연결 지향비연결 지향
오류 제어있음없음
흐름 제어있음없음
통신 방식유니캐스트유니/멀티/브로드캐스트
전송 방식Full DuplexHalf Duplex
용도데이터 전송실시간 트래픽

ARP (Address Resolution Protocol)

  • IP 주소를 MAC 주소로 변환
  • 과거 MAC 정보는 ARP 테이블에 저장하여 재사용

GARP (Gratuitous ARP)

  • 자신의 IP와 MAC을 브로드캐스트하여 IP 충돌 확인

RARP (Reverse ARP)

  • MAC → IP 변환 요청 (현재는 BOOTP/DHCP로 대체됨)

서브넷과 게이트웨이

  • 서브넷: 로컬 네트워크 내 주소 구분
  • 게이트웨이: 외부 네트워크로 나갈 때 경로 지정 (3계층 장비)

Switch

  • MAC 주소 기반 2계층 장비
  • VLAN, STP 등 고급 기능 제공

PDU (Protocol Data Unit)

  • 계층별 데이터 단위
계층명칭
1계층Bit
2계층Frame
3계층Packet
4계층Segment

 

스위치

스위치는 이더넷 네트워크에서 통신을 중재하는 장비로, 장비 간 데이터를 충돌 없이 전송하도록 돕는다.

스위치가 없을 때:

  • 허브 기반 네트워크에서는 데이터를 전송할 때 경합(Collision) 발생 → 성능 저하

스위치의 핵심 역할:

  • 단말의 MAC 주소와 연결된 포트 정보를 기반으로 통신 경로 결정
  • MAC 주소 테이블을 통해 정확한 장비에만 프레임 전달

MAC 주소 테이블 동작 방식:

  1. Flooding
    • 목적지 MAC 주소를 모를 때, 수신 포트를 제외한 모든 포트에 데이터 전송
  2. Address Learning
    • 수신된 프레임의 출발지 MAC 주소와 포트 정보를 학습하여 MAC 주소 테이블에 저장
  3. Forwarding/Filtering
    • 목적지 MAC 주소가 테이블에 존재하면 해당 포트로만 전송 (Forwarding)
    • 해당 포트가 수신 포트와 동일하면 전송하지 않음 (Filtering)

VLAN (Virtual LAN)

VLAN은 하나의 물리적 스위치 장비를 논리적으로 여러 개의 네트워크로 분리해 주는 기능이다.

VLAN의 목적:

  • 브로드캐스트 도메인 분리로 성능 향상
  • 보안성 강화
  • 서비스 또는 부서 단위로 네트워크 정책 분리

VLAN의 특징:

  • VLAN 간에는 브로드캐스트 및 유니캐스트 통신이 불가능
  • 서로 다른 VLAN 간 통신은 반드시 3계층(라우터 or L3 스위치) 필요

VLAN 종류:

  1. 포트 기반 VLAN
    • 포트에 VLAN ID를 할당 → 해당 포트에 연결된 장비는 자동으로 해당 VLAN 소속
  2. MAC 기반 VLAN
    • 장비의 MAC 주소를 기준으로 VLAN에 할당

VLAN 연결 방식:

  • 서로 다른 VLAN이 하나의 링크(포트)로 통신하도록 하려면 Trunk 포트 설정 필요
  • Trunk 포트는 여러 VLAN의 프레임에 VLAN ID 태그를 붙여 전송함 → Tagged 포트라고도 함

STP (Spanning Tree Protocol)

스위치 간 이중화 구성 시 루프 방지를 위해 사용하는 프로토콜

❗ SPOF (Single Point of Failure: 단일 장애 지점)

  • 하나의 장비 또는 경로에 장애가 생기면 전체 네트워크 중단 가능성
  • 이를 피하기 위해 이중화 구성이 필요하지만, 이중화는 루프 발생 위험을 증가시킴

STP의 필요성:

  • 이중화 구성 시 루프 발생 → 브로드캐스트 폭주(Storm), MAC 테이블 혼란, 네트워크 불능 등
  • STP는 루프 없이 이중화 경로를 구성하여 SPOF 제거 + 안정성 확보

STP 동작 원리:

  1. 루트 브리지(Root Bridge) 선출
    • 가장 낮은 Bridge ID를 가진 스위치가 루트로 지정됨
  2. 비용 계산
    • 각 스위치는 루트 브리지까지의 최단 경로 비용 계산
  3. 포트 역할 지정
    • Root Port: 루트 브리지로 가는 최단 경로 포트
    • Designated Port: 세그먼트당 대표 포트
    • Blocked Port: 루프 방지를 위해 비활성화된 포트

STP의 특징:

  • 자동 복구 기능: 장애 발생 시 비활성 포트를 활성화하여 트래픽 우회
  • 복구 시간: 기본 STP는 수십 초 소요 → 빠른 복구가 필요한 경우 RSTP(Rapid STP) 사용
오토에버 클라우드 2기
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