영상 후기 - [10분 테코톡] 유콩의 데이터 통신

 

네트워크란?

• 두 개 이상의 컴퓨터가 데이터를 주고 받을 수 있는 환경
• 두 개의 컴퓨터가 데이터를 주고 받을 수 있는 형태를 네트워크라고 부른다.

 

인터넷

• 전선 케이블을 이용하여 데이터를 공유하는 것이 가능하자. 점차 여러 대의 컴퓨터가 정보를 공유할 수 있도록 수많은 컴퓨터가 연결되었다. 
• 여러 컴퓨터가 연결되어 그물망처럼 하나로 연결된 것을 인터넷이라고 부른다.

 

네트워크의 구성 요소

1. 단말장치 - 데이터를 주고받는 기기
   • 단말 장치는 다른 단말 장치에게 데이터를 송신할수도 있고, 수신할 수도 있다. 
   • ex) 스마트폰, 노트북, 데스크탑, 테블릿 PC
2. 전송매체 - 단말 장치들 사이를 연결해주는 
   • 전송매체는 단말 장치가 다른 단말 장치에게 데이터를 공유할 수 있도록 데이터를 전달해주는 역할을 한다.
   • ex) LAN 케이블
3. 네트워크 장비 - 데이터가 최종 도착지까지 전달될 수 있도록 경로를 준비하는
   • 단말 장치로부터 받은 메시지를 어느 위치에 있는 단말 장치에게 전달해 주어야 하는지 판단하는 역할
   • ex) 허브, 스위치, 라우터

 

허브

• 하나의 네트워크에 여러 개의 단말 장치가 연결될 수 있도록 단말 수만큼 포트 수를 늘려 분배하는 역할.
•  LAN 포트에 케이블을 연결해 여러 대의 컴퓨터를 하나의 네트워크로 연결할 수 있다.
• 허브는 단순하게 네트워크를 분배하는 역할만을 수행한다.
• 허브가 받은 메시지를 보고 어디에 메시지를 보내야 하는지 판단해야 하는 과정이 없다.

 

허브의 통신

1. 다른 단말 장치에게 데이터를 공유하고 싶은 단말 장치 A는 출발지 MAC 주소와 도착지 MAC 주소를 적은 요청 메시지를 허브에게 전송한다.
2. 허브는 출발지로 적힌 단말 장치 이외의 모든 포트에 연결되는 모든 단말 장치에게 받았던 메시지를 전송한다.
3. 메시지를 받은 단말 장치 쪽에서 도착지 정보를 확인하고 나의 MAC주소와 일치하지 않으면 무시하고 일치하면 수신한다.
4. 원하는 도착지 단말 장치에게만 메시지를 보내는 것이 아닌, 모든 단말 장치에게 전송하고 메시지를 받은 단말 장치 쪽에서 나에게 온 메시지가 맞는지 판단하는 과정이 필요하다. 
5. 허브는 네트워크를 분배하는 역할만을 수행할 뿐 데이터의 수신을 구분해서 도착지에 전달하는 기능은 없기 때문이다.

 

스위치

• 스위치는 허브의 단점을 해결하였다.
• 허브는 출발지 이외에 모든 단말 장치에게 메시지를 보냈지만, 스위치는 도착지 한 곳에만 메시지를 전달한다.
• 도착지의 위치, 즉 포트를 알기 위해서 스위치의 각 단말 장치의 위치를 적어둔 것 MAC 주소 테이블이라고 부른다.
• MAC 주소 테이블에는 MAC 주소를 기준으로 단말 장치가 스위치 어느 포트에 연결되는지를 나타낸다.
• 스위치가 메시지를 주고 받으려면, MAC 주소 테이블을 확인하고 메시지를 전달해야 하는 단말 장치의 위치를 파악한 후 도착지의 메시지를 전송한다.

 

스위치의 통신

1. 단말 장치 A가 단말 장치 C에게 데이터를 전송하려고 한다.
2. 단말 자치 A는 전송하고 싶은 데이터와 출발치 MAC 주소 및 도착지 MAC 주소를 적어 메시지를 생성한다.
3. 생성한 메시지를 스위치에게 전달하면 스위치는 어느 포트에 메시지를 전달해야 하는지 확인한다. 
4. 도착지에 적힌 MAC 주소와 일치하는 포트 정보를 찾고 해당 포트에 메시지를 전송한다.
5. 스위치는 허브처럼 포트에 연결되어 있는 모든 포트에 메시지를 전송하는 것이 아닌, 도착지 단말 장치 한 곳에만 전달하므로 충돌이 일어날 가능성이 줄어든다. 

 

MAC 주소 테이블

• 스위치의 통신은 MAC 주소 테이블 덕분에 도착지 단말 장치 자체에게 데이터를 전송할 수도 있었다.
• MAC 주소 테이블은 어떻게 만드는지?
  • 네트워크 관리자가 직접 터미널에서 접속하여 수동으로 설정할 수도 있다.
  • 하지만 대규모 네트워크의 경우 스위치가 여러 대일 수도 있기 떄문에 관리하기 어렵고, 사람이 관여한다면 잘못되는 주소 정보가 저장될 가능성이 있다.
  • 사람이 아닌 스위치가 직접 자신을 통해 오가는 메시지를 활용하여 MAC 주소 테이블을 업데이트 하는 방법이 있다.

 

ARP(주소 결정 프로토콜)

• MAC 주소를 알아내기 위해 활용되는 것
• ARP는 네트워크에서 IP주소에 대응되는 MAC 주소를 결정하는 규약이다.
•  도착지의 MAC 주소 정보를 모르는 상황에서 IP 주소를 이용하여 MAC 주소를 찾는 방법이다.

 

도착지 MAC 주소를 찾기위한 과정

1. 단말 장치 A는 스위치에게 ARP 요청 메시지를 보낸다.
2. 스위치는 2번 포트에서 단말 장치 A에게 메시지를 받았으므로, 포트 2번에 단말 장치 A가 연결되어 있다라는 것을 알게된다.
3. MAC 주소 테이블에 단말 장치 A의 MAC 주소와 포트 정보를 저장해둔다.
4. ARP 요청 메시지를 받은 스위치는 단말 장치 A를 제외한 모든 단말 장치에게 받은 메시지를 복사하여 전달한다.
5. 이처럼 데이터를 수신한 단말 장치 이외에 나머지 모든 단말 장치로 데이터를 단순 복사하여 전송하는 과정을 플러딩 이라고 부른다.
6. ARP 요청 메시지를 받은 다른 단말 장치들은 자신의 IP 정보와 비교하여 IP정보가 다르면 무시하고, 일치하면 ARP 응답 메시지를 스위치에게 전송한다.
7. ARP 응답 메시지는 ARP 요청 메시지에 있었던 출발지 MAC 주소와 자신의 MAC 주소를 사용하여 생성한다.
8. 스위치는 ARP 응답 메시지를 확인하여 포트 4번에 단말 장치 C가 연결되어 있다는 것을 알게 되어 MAC 주소 테이블에 해당 정보를 추가한다.
9. ARP 과정을 통해 단말 장치 A는 단말 장치 C의 MAC 주소를 알게 된다.
10. 단말 장치 A는 ARP 주소 테이블에 단말 장치 C의 정보를 갱신하여 다음에 데이터를 전송할 때 활용한다.

• 이렇게 ARP를 이용하여 단말장치 A가 단말 장치 C에게 데이터를 전송할 준비 과정을 마치게 된다.

 

허브와 스위치

• 허브는 받은 메시지를 연결된 모든 단말 장치에게 전송하여 단말 장치가 직접 자신에게 온 메시지인지 판단한다.
• 스위치는 MAC 주소 테이블을 이용하여 도착지 단말 장치에게만 메시지르 전송한다.

공통점

• 허브와 스위치를 이용하여 하나의 네트워크로 연결한다.
• 동일한 네트워크에서

 

라우터

• 서로 다른 네트워크의 사이에 메시지를 전송할 수 있게 도와주는 것이다.
• 네트워크 A와 네트워크 B는 다른 네트워크에 연결되었기 때문에 통신할 수 없다.
• 서로 다른 네트워크에 있는 컴퓨터끼리 통신하려면 라우터가 있어야한다.
• 서로 다른 네트워크 사이를 중계하는 역할
• 라우터도 테이블로 정보를 관리한다.(라우팅 테이블)
  • 네트워크 주소와 서브넷 마스크, 출력 인터페이스(포트 정보)를 정보로 가진다.

 

라우터의 통신

1. 네트워크 A에 속해있는 어떤 단말 장치가 라우터로 메시지를 전달.
2. 라우터는 여러 네트워크에 연결되어 있을 때 적절한 네트워크를 찾아 전달해야 하므로 메시지에 담긴 도착지 IP를 이용한다.
3. 메시지를 받은 라우터는 라우팅 테이블에 있는 모든 서브넷 마스크와 메시지에 담긴 도착지 IP를 비교한다.
4. 서브넷 마스크와 도착지 IP를 비교하여 메시지를 전달해야 하는 네트워크의 주소가 10.3.0.0임을 알 수있다.
5. 라우터는 네트워크 C가 연결되어 있는 R3 포트로 메시지를 전달한다.

 

정리

• 네트워크 A에 있는 단말 장치 A가 네트워크 Z에 있는 단말 장치 Z에게 데이터를 전송하려고 한다.

1. 단말 장치 A는 출발지와 도착지 정보가 담긴 메시지를 생성하고, 스위치 A에게 전송한다.
2. 스위치 A는 MAC 주소 테이블을 활용하여 네트워크 A에 단말 장치 Z가 있는지 확인한다.
3. 단말 장치Z가 없다는 것을 확인하고, 다른 네트워크로 메시지를 보내기 위해서 라우터 A에게 메시지를 전송한다.
4. 라우터 A는 라우팅 테이블에 있는 정보와 받은 메시지 정보를 비교하여 메시지의 도착지가 속해 있는 네트워크 Z를 찾는다.
5. 네트워크 Z가 연결되어 있는 라우터 Z로 데이터를 전송한다.
6. 라우터 Z는 동일한 네트워크 내에 있는 스위치 Z로 메시지를 보내고, 스위치 Z는 MAC 주소 테이블을 이용하여 단말 장치 Z를 찾아 전달한다.