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1. 네트워크 계층 : 이론과 구현

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  • 커널의 구성요소(프로토콜)를 유저모드 어플리케이션으로 추상화 ⇒ File 형태 (socket이라고 불린다)
  • Socket : TCP를 user mode application이 접근할 수 있도록 File 형식으로 추상화한 인터페이스
  • OSI 7 layer보다는 “구현”에 집중할 것 → HTTP, TCP/IP를 중심으로 공부해라

2. Host, Switch, Network 간의 관계

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  • Host = Network에 연결된 컴퓨터
    • Net 이용 주체로서 host ⇒ End-point
    • Net 자체로서 host ⇒ Switch
      • Router → 경로 찾기
      • Fire wall, IPS → 보안
  • Switch
    • L2 계층에서 mac address로 스위칭 → L2 Switch
    • L3 계층에서 IP address로 스위칭 → L3 Switch
    • L4 계층에서 port 번호로 스위칭 → L4 Switch
    • L7 계층에서 프로토콜(HTTP)의 뭐로 스위칭 → L7 Switch
  • Network → Internet = Router + DNS

3. IPv4 주소 체계에 대한 암기사항

1) IP 주소란?

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  • IP 주소 : Host에 대한 식별자
  • 대한민국의 행정체계를 Network라고 한다면, 그 안에 속해있는 개인을 식별하는 주민번호를 IP 주소라고 할 수 있다.
  • IP 주소는 IPv4와 IPv6 2가지 타입이 존재한다.
    • IPv4 : 주소 길이 = 32bit → 2^32 (43억개 가능)
    • IPv6 : 주소 길이 = 128bit

2) IPv4 주소 체계의 구성 & SubnetMask

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  • IP 주소에서 Network ID의 길이를 나타내는 것 = NetMask (SubnetMask)
  • IP 주소는 .을 사이에 두고 8bit씩 끊어서 표시한다. 그리고 그 단편은 0~255까지 표현 가능하다.

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  • Host의 IP 주소 (192.168.60.14)와 서브넷 마스크(255.255.255.0)를 and 연산 ⇒ Network ID
  • 192.168.60.14/24 : host ip는 192.168.60.14이고, 이 중에서 서브넷 마스크 길이는 24bit이다.

4. Port 번호 이해

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  • TCP/IP가 kernel 수준에서 implementation이 되어있음. 이걸 user mode application이 접근할 수 있도록 인터페이스가 제공됨 → 이 인터페이스의 본질은 file이지만, 프로토콜을 추상화했기 때문에 이 File을 socket이라고 부른다.
  • 이 Socket에 attach되는 정보 중 하나가 Port 번호이다.
  • Port 정보는 기본적으로 16bit 정보이다.

5. Switch가 하는 일은 Switching이다.

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  • switching : 경로 선택 or 인터페이스 선택
  • 우리가 교차로에서 어느 경로로 갈지 선택할 때, 그 근거로 이정표를 본다.
  • Internet은 Router의 집합체라고 볼 수 있다. Router는 기본적으로 L3 스위칭을 지원한다.
  • 네트워크를 고속도로라고 했을 때, 교차로를 Router라고 할 수 있다.
  • 위 그림에서 교차로 A, B, C..는 네트워크 인터페이스가 4개인 라우터이다.
  • 라우터는 들어온 인터페이스를 제외한 3개의 인터페이스 중 어느 경로를 선택해야 최적일 지를 결정 (라우터들끼리 통신해서 알아낸 정보를 기반으로 결정)
  • 위 그림에서 자동차는 Packet이다. 즉, packet 단위의 데이터가 라우터에 도착하면 Switching(경로 선택)을 한다. 그 중 최적화된 경로를 통해서 목적지에 도달하는데, 그때 근거가 되는게 라우팅 테이블(이정표)이다.

6. 네트워크 데이터 단위 정리

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  • 복습) 커널을 추상화한 인터페이스가 File인데, 이를 Socket이라 한다.
  • File의 데이터 단위 : Stream
    • Stream 특징 : 데이터 길이가 어떻게 될지 모른다. 계속 길어질 수 있다.
  • TCP의 데이터 단위 : Segment
  • IP의 데이터 단위 : Packet
  • Access 계층에서 다루는 데이터 단위 : Frame
  1. 어플리케이션 프로세스가 File(socket)에 데이터를 Write (Stream)
    • 즉, 어플리케이션 프로세스 수준(=Socket 수준)에서는 Stream 데이터이다.
    • Stream 데이터는 그 끝을 알 수 없는 일렬로 쭉 늘어진 데이터이다.
  2. 이 데이터 Stream이 유저모드에서 커널 모드로 넘어가면서 TCP를 만나면, Stream → Segment로 자르기(Segmentation)가일어난다.
  3. 이 Segment가 IP 프로토콜에서 다시 Packet으로 encapsulation되고,
  4. 이 Packet이 Access 계층에서 다시 Frame으로 encapsulate된다.

7. 네트워크 인터페이스 선택 원리와 기준

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  • NIC (Network Interface Card)가 2개이면 통상적으로 IP 주소도 2개가 생긴다. (IP주소는 항상 NIC와 연결된다.)
  • 메트릭 : 해당 IP를 선택 (= NIC)를 선택했을 때 비용 → 이걸 기준으로 어떤 NIC를 사용할지 결정한다.

Reference

https://www.youtube.com/watch?v=k1gyh9BlOT8&list=PLXvgR_grOs1BFH-TuqFsfHqbh-gpMbFoy

참고