Network, Host, OSI 7계층, DHCP, ARP, CDN

Network

• 통신하는 장치들을 서로 연결한 그룹이다.
• 인터넷은 서로 통신할 수 있는 둘 이상의 네트워크다.
  • 라우터와 DNS로 이뤄진 집합체

User mode, Kernel mode

• NIC : Network Interface Card. 랜카드라는 명칭으로 유명하다.
• 드라이버 : 하드웨어를 제어하기 위한 소프트웨어
• 인터페이스 : 커널모드의 구성요소를 어플리케이션 프로세스가 사용할 수 있게 열어준 것
  • 파일 형태
  • TCP/IP를 추상화 한 인터페이스 : 소켓

Host

• 네트워크에 연결된 컴퓨터
• 스위치 : 네트워크 그 자체를 이루는 컴퓨터
  • 교차로 역할을 한다. 매트릭(비용)이 낮은쪽으로 데이터를 전달한다.
  • L2 스위치
    • L2 엑세스 스위치 : 엔드포인트와 직접 연결되는 스위치
    • L2 Distribution 스위치 : 스위치를 위한 스위치
  • L3 스위치 : IP 주소 기반으로 스위칭
    • 사실상 라우터와 차이가 없다
  • L4 스위치 : 포트번호 기반으로 스위칭
  • 등등
• 엔드 포인트 : 네트워크 이용 주체

NIC

• 하드웨어
• MAC 주소를 가진다.
• NIC 하나 당 케이블 하나가 필요하다고 생각하며 쉽다.

OSI 7계층

실제로는 TCP/IP 4계층이 주로 사용된다.

• L1 : physical layer
  • 01010101 → 아날로그 신호로 전선으로 흘려보냄
  • 하드웨어적으로 구현되어 있음 (PHY 칩)
• L2 : data link layer
  • 데이터의 앞뒤에 특정한 비트열을 붙인다 (framing) 
  • 식별자 : MAC 주소. NIC을 식별하는 주소로도 볼 수 있다 (랜카드가 3개 있으면 MAC주소도 3개)
    • 단 하나의 고유한 주소를 부여해서 통신을 할 수 있게 만든 하드웨어 주소(유일한 값이지만 아닐수도 있다.)
    • 마치 IP 주소대역을 할당받아 쓰는 것처럼 MAC 도 장비제조업체들이 할당을 받아서 제품에 적용함

MAC Address 는 NAT에 의해서 외부에 겹치는 주소가 있다고 해도 외부에는 Layer 3 Router의 MAC Address로 보여지므로 동일 네트웍상에 존재하지 않는다면 아무 문제 없습니다. 이론적으로는 충돌할 일이 없는 MAC Address이지만 "매우"낮은 확률로 충돌이 일어나는걸로 알고 있습니다.

• • 프레임 단위로 이동한다.
• L3 : network layer
  • 커널에 소프트웨어적으로 구현됨 
  • 식별자 : IP주소
    • 호스트에 대한 식별자
    • IPv4, IPv6 : 가장 큰 차이는 주소길이
  • 패킷 단위로 이동한다.
  • MTU : 패킷 최대 크기
    • 단편화 : MTU보다 큰 패킷이 있다면 패킷을 잘라서 두개이상의 패킷으로 나눈다.
      • 지나가는 라우터중 중간에 MTU가 낮은 라우터가 있는 경우 발생
      • 대부분의 경우 최초 통신할 때 단편화가 발생하지 않도록 세팅한다
  • TTL : 홉을 지날때마다 감소. 0이 되면 패킷은 버려진다
    • 패킷이 목적지까지 도달하는데 실패한 경우 패킷을 폐기한다
    • TTL 값이 0이 되면 라우터는 ICMP 메세지를 발신자 Host에게 보내게 된다.
    • 홉 : 라우터 <-> 라우터
• L4 : transport layer
  • 커널에 소프트웨어적으로 구현됨 
  • 식별자 : port번호
  • 세그먼트 단위로 이동한다.
  • MSS : 최대 세그먼트 크기
• L5 : session layer
• L6 : presentation layer
• L7 : application layer

DHCP

• Dynamic host configuration protocol
• 주소를 할당하려는 서버와, 할당받으려는 클라이언트로 구성된다.
  • IP 주소와 서브넷 마스크, 게이트웨이 IP 주소, DNS 서버 주소 동적 할당
• 작동방식
  • DHCP 서버를 묻는 브로드캐스트 패킷 발송
    • 브로드캐스트 : 내가 속한 네트워크 내 모든 장비들과 통신을 위한 방식
      • ARP에 사용됨
    • 멀티캐스트 : 전체 사용자 중 특정 일부에게 전송
    • 애니캐스트 : 가장 가까운 노드와 통신(거리가 아니라 네트워크 기준임)
    • 유니캐스트 : 1:1 통신 방식
  • DHCP 서버가 응답
  • 로컬에 캐싱되어 있는 값 사용가능한지 확인 -> 돼 or 그거 말고 이거 써 응답

ARP

• address resolution protocol
• IP주소로 MAC 어드레스를 알아내는 프로토콜
• 브로드캐스트로 전송
• 처음에는 게이트웨이의 MAC주소를 알아내는데 사용한다.
  • 네이버에게 패킷을 보낸다고 가정하면
  • 패킷의 목적지는 네이버 ip , 출발지는 내 pc ip
  • frame의 목적지는 네이버가 아니고 gateway mac address

Ping과 RTT

• Ping : RTT를 측정할 목적으로 사용되는 유틸리티
  • ICMP 프로토콜 : L3 인터켓 제어 메세지 프로토콜 
• RTT : round trip time. 데이터를 보내서 회신할때까지의 속도
  • 거리에 비례하기도 하지만 네트워크 속도가 중요하다.

CDN

• 컨텐츠 전달 네트워크
• 이용자가 어느 곳에 위치하더라도 고용량 데이터를 안정적으로 전송해주는 기술
  • 서버와 사용자간의 물리적인 거리를 줄여 콘텐츠 로딩에 소요되는 시간을 최소화 한다.
  • 각 지역에 캐시 서버를 배치한다.
  • 주로 동적인 컨텐츠
• 속도 증가, 부하분산 장점 있음

 

👍 Reference

https://coding-start.tistory.com/339​

https://www.inflearn.com/course/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%ED%95%B5%EC%8B%AC%EC%9D%B4%EB%A1%A0-%EA%B8%B0%EC%B4%88