[KOSTA] 업무에 바로 쓰는 핵심 네트워크 기술

01. 정보통신 이해

- 데이터(Data) : 특정 현상을 문자, 숫자, 기호로 표현한 것

- 정보(Information) : 특정 목적을 위해 의미를 부여한 데이터

- 정보통신 : 정보 생산자로부터 정보 소비자에게 전달되어지는 행위

- 네트워크 : 시스템(컴퓨터 등)을 통하여 정보를 전달하는 정보통신의 한 형태

정보통신의 3개 기능 : 정확성, 효율성, 보완성

정보통신의 3요소 : 정보원(송신자), 전송매체(전송기기), 정보처리원(수신자)

정보 전송 경로 : 정보를 전달 하는 경로는 Cable이다. 특별히 정보통신에서는 이들 Cable을 전송 매체(Media)라고 한다.

전송 매체에는 다양한 종류가 있다.

유선 전송 매체

- TP (Twisted Pair), 일반적으로 PC에 연결되는 전송 매체

- 광케이블, 고속의 정보 전달에 사용

- 동축케이블, CATV를 통한 정보 전달에 많이 활용됨

무선 전송 매체

- 무선랜, 비교적 저가로 사무환경이나 집에서 활용 범위가 넓다.

- 위성통신, 군사 목적이나 Backup 경로로 많이 사용

- Bluetooth, 짧은 거리, 작은 량의 정보 전송에 적합

정보를 전송하는 방법에는 Unicast, Broadcat, Multicast가 있다. 여기서 공통적인 용어는 Cast이다. Cast 는 “던진다” 다 라는 의미가 있다. 즉 내가 가진 정보를 다른 대상에게 던져 주는, 즉 전달 한다는 의미가 있다. (앞으로 많은 용어가 나오는데 이러한 용어를 쉽게 이해하고 정리하기 위해 해당 용어의 사전적인 의미를 파악하여 기억하는 방법이 상당히 큰 도움이 된다)

이와 같은 전송 방법은 대부분의 통신 장비와 통신 장비 사이에서 광범위하게 사용 된다. PC도 하나의 통신 장비 이다. 왜냐하면 Data를 송수신 할 수 있는 LAN Card가 있기 때문이다. 따라서 통신 장비란 정보를 받거나 보낼 수 있는 장비를 포괄적으로 말 할 때 사용하는 용어임을 기억 하자!

정보전송방식(Mode)

-Simplex : 한 방향으로만 전송이 가능 A -> B, B -> C 반대 방향으로는 전송 불가 (예 : TV 수신, Radio, etc)

-Duplex : 양 방향으로 전송이 가능하지만, 정보를 전송하면서 동시에 받을 수 있느냐? 없느냐?에 따라서 Full Duplex와 Half Duplex로 나뉜다.

∙ Half Duplex : 양 방향 전송이 가능하지만 한 시점에는 단 방향만 가능 ( 예 : 무전기, Hub, LAN Card)

∙ Full Duplex : 한 시점에 송수신이 가능 (예 : 전화 통신, Switch, LAN Card ) 이 경우에는 전송 효율이 Half Duplex에 비해 2배 정도 빠르다. 일반적으로 고급 LAN Card나 Switch와 Switch 연결 구간에서 사용한다.

-LAN Card 설정 시에 Auto Negotiation 한다는 의미는 연결을 시작할 때 전송 Mode를 결정하는 동작을 말한다. -참고로 Auto Speed는 LAN에서 사용하는 용어로 10Mbps, 100Mbps, 1000Mbps 등의 전송 속도를 장비와 장비 사이에 자동으로 맞추는 동작을 말한다.

02.통신망(Network)

 Network를 정의 할 수 있는 방법과 영역은 상당히 많다. 그러나 일반적으로는 정보 전송을 목적으로 하는 전송 단말기나 전송 장비들이 전송 선로를 통하여 연결된 구성으로도 정의할 수 있다. 전송 단말기는 대표적으로 PC, 휴대용 PDA, 휴대폰 등을 말하며 전송 장비는 잠시 후에 자세히 배우게 된다.

 Network은 사용자, 즉 가입자의 입장과 회선과 다양한 서비스를 제공하는 사업자의 입장에서 구분될 수 있다. 일반적으로 가입자 Network은 단순하며, 사업자 Network은 복잡하다

 가입자와 사업자는 SLA (Service Level Agreement)라는 계약 문서를 통해 초기 관계 형성이 되며, 가입자는 사업자에게 서비스의 품질과 연속성을 요구할 수 있고 사업자는 가입자에게 계약 시 보장한 서비스의 수준을 유지 공급할 의무가 있다.

 Tiered Star Topology는 현재 대부분의 LAN 환경에서 활용되는 Topology이다. 각 측의 사용자는 각 층별로 배치된 Switch에 연결 되고, 각 층별 Switch는 전산 Center에 위치한 대형 Switch에 연결되는 형태이다

 Partial Mesh와 Full Mesh는 LAN 환경에서는 Core Switch 사이에 활용되며, WAN 환경에서는 Frame-Relay에서 주로 사용하며, 대부분의 금융권(은행, 보험, 제2 금융권 등)과 ISP(통신사업자)에서 많이 사용한다

 Full Mesh는 Link의 장애나 특정 구간의 Router 장애 발생 시에도 우회 경로와 장비가 확보되기 때문에 중요한 서비스를 효과적으로 처리할 수 있다. 그러나 구성 시에 발생하는 초기 비용이 높고 유지 보수 비용도 많이 지출 된다.

 Network의 구성 요소와 각 구성 요소에 대한 이해만 충분히 하고 운영할 수 있다면 당신은 이미 준 전문가 이다. 위에 열거된 내용을 하나하나씩 차례로 이해하면서 Network에 대한 보다 깊이 있고 전문적인 내용을 정리하기 바란다.

 Protocol이란 서로 다른 통신 단말기 사이에서 정보를 전송하기 위한 통신 규약이다. Protocol을 이해 하기 위해서 가장 좋은 방법 중 하나는 바로 우리가 사용하는 말(언어)이다. “언어는 사회적 약속이다”라고 학자들은 말한다. 한 사람이 세우거나 만든 독단적인 기준이나 의미가 아니라 사회 구성원들 사이에서 동일한 의미를 전달 하는 기능을 가진 약속이다. 철수가 도화지를 보고 영희에게 물었다. “이 도화지 색갈이 무엇이냐?” 영희가 “흰색!” 이라고 말 했다. 그런데 철수는 “아니 어째서 흰색이냐? 검정색이지!” 라고 반문했다. 그러면 두 사람 사이에 의사 전달이 되겠는가? 그리고 두 사람 사이에서 올바른 인간관계가 성립되겠는가? 아마 어려울 것이다. 이 비유를 사람이 아닌 컴퓨터에게로 그대로 옮기면 Protocol이 하는 역할을 보다 쉽게 이해할 수 있다고 본다. PC-A와 PC-B가 Data를 주고 받으려고 하는데 A는 출발지 주소를 먼저 적어서 보내고 B는 목적지 주소를 먼저 적어 보낸다면 두 PC 사이에 혼란이 와서 Data 전송은 안 된다.

 Protocol은 여러 종류가 있는데 이렇게 여러 종류가 존재하는 이유는 국제표준협회에서 만들었느냐? 아니면 업계를 주도 하고 있는 한 기업에서 자신들이 제공하는 장비나 운영체제(OS)에 넣어서 배포를 했느냐?에 따라 나뉘어 졌다. 그런데 오늘날에는 편리하고 안정되고 전세계적으로 활용할 수 있는 Protocol만 사용 되고 있다. 마치 우리가 사용하는 말에도 신생어가 있고 사어(죽은 말)가 있는 것처럼 … 대표적인 Protocol은 국제표준협회에서 만든 OSI 7 Layer라고 하는 Reference Model(참조 모델)과 미 국방부에 기원을 두고 있는 TCP/IP가 있다. 나머지 Protocol은 일부 System에서만 사용되고 있다.

 Computing Paradigm이 변화되는 시점에서 많은 시스템과 통신 Protocol들이 등장을 하였다. 그런데 대부분 서로 다른 Architecture를 사용하고 서로 다른 Protocol를 사용하였기 때문에 상호간 Data 전송에 어려움이 많았다. 이러한 문제점이 발생하게 된 한 원인은 산업계(IBM, DEC, Intel, Xerox, Apple, Microsoft…) 중심의 시장 형성 때문이었다. 예를 들면 많이 판매한 제품에서 사용하는 Protocol과 그렇지 못한 제품에서 사용하는 Protocol이 서로 다르기 때문에 결국은 Data 전송이 어렵게 되고 후발 업체의 시장 진입은 점차 어려워 졌다. 그리고 Protocol과 Protocol 사이의 차이점을 보완하기 위해 Gateway도 등장하게 되면서 더욱 Networking이 복잡하고 어려워 지게 되었다. 이러한 문제점을 해결하고자 국제표준협회에서는 지금까지 등장한 통신 Protocol을 정리하여 서로 다른 시스템 사이 Data 전송을 보다 쉽게 할 수 있는 표준 Model을 제시하고자 하였다.

 7개의 층으로 구분하여 각 Layer를 기능별로 독립화 시키고 각 Layer와 Layer 사이에 상호 연결성과 호환성을 확보하여 Architecture와 OS에 상관 없이 원활한 Data 전송이 가능하도록 표준안을 마련 하였다.

 우리가 앞에서 살펴본 전송 매체에 해당되는 Layer이다. 유선 혹은 무선, 전기적 혹은 빛으로 사용자의 Data가 0, 1로 전송되는 부분이다.

 Physical Layer에서 비로소 장비와 장비 사이에 실제적인 전송이 일어나며 Layer 2 ~ Layer 7까지는 하나의 통신 단말기에서 사용자의 Data를 전송하기 위한 절차적이고 논리적인 순서를 따라 준비하는 과정이라고 보면 되겠다. 그러나 우리가 인터넷을 할 때, Web Browser를 실행시킨 다음에 화면에 어떤 내용물(Contents)가 나타나느냐를 중요 하게 생각하지 현재 Layer 6을 거쳐서 Layer5에서 어떤 처리가 일어나고…등등은 생각하지 않는다. 이러한 부분을 두고 각 Layer와 Layer사이는 Transparent 하다 라고 말한다.

 엄격하게 본다면 Data Link Layer는 다시 두 개의 SubLayer로 나뉜다. 하나는 LLC (Logic Link Control), 또 하나는 MAC (Media Access Control)이다. LLC Layer는 상위 Layer와 연결성을 제공하며, 논리적인 통로를 제공한다. MAC Layer는 Media에 대한 접근 방법을 제공하고, 물리적인 주소(LAN의 경우, MAC Address)를 사용하며, Frame을 Byte로 나뉘어 전송을 한다.

 LAN에서 사용되는 Protocol에는 Ethernet, Token Ring, FDDI가 있으며, 이중에 현재 Ethernet만 사용된다고 볼 수 있다. WAN에서 사용되는 Protocol에는 Frame Relay, PPP, HDLC 등이 있다.

 논리적인 주소를 사용하여 Network 주소를 관리하고 최적의 경로로 사용자의 Packet을 전송하는 기능을 담당한다.논리적인 주소는 IP Address(10.1.100.1), IPX Address (Network.Node Address), Appletalk Address 등이 있다.

 Network 운용기술에서 다루게 될 Router라고 하는 장비가 이와 같은 일들을 수행한다.

 Transport Layer는 각각의 Host에서 실행된 Application 사이의 논리적인 통로를 제공하고 신뢰성 있는 전송을 담당한다. TCP, UDP, SPX 등이 여기에 해당 된다.

 SPX/IPX는 Novell이라는 회사에서 만든 NOS (Network Operating System), Netware가 있었다. 그 NOS에서 제공하는 Protocol 이다. 현재는 일부 특수한 환경을 제외하고는 사용되지 않는다. 1990년도 전부터 Windows 95가 인기를 누릴 때까지 NOS의 절대 강자로 군림했던, 정말 많이 사용되었던 Protocol이다.

 Session이라는 단어의 사전적인 의미는 여러 가지 있지만, Data 통신에서 가장 적합한 의미는 “대화”이다. 대화란 혼자서 하는 말이 아닌 반드시 그 대상이 존재하고 그 대상과 정보를 주고 받는 행위를 말한다. 이처럼 Host(통신 단말기 – PC, Server…)와 Host 사이에서 각 Application 사이의 연결을 Session이 확립(Established)되었다고 말하며, Session이 끊어지지 않고 유지된 상태를 하나의 Session이라고 말한다.

 사용자의 요청에 의해 Session이 요청(Client 입장)되고 수락(Server 입장)되어 연결이 형성되며, 사용자의 요청에 의해 Session이 종결된다. 이와 같이 Session과 관련된 모든 처리(Process)를 하는 Layer가 Session Layer이다.

 Presentation Layer는 어떤 Data를 어떤 형식과 구문으로 전송할 지를 결정하는 Layer이다. Application Layer에서 사용되는 Protocol에 따라 형식과 구문은 다르다. 그리고 Code 변환을 수행한다. Code에는 BCD (Binary-Coded Decimal : 2진화된 10진수 : 1000 8), EBCDIC(6bit), ASCII(7bit), UniCode(16bit)등 있다. Image (JPEG, GIF, MPEG 등) 형식 등에 대한 정보 전송도 여기에서 처리한다.

 Data 전송 효율을 높이기 위해 압축을 수행하며 보안을 위해 암호화를 수행하는 Layer 이다.

 마지막으로 Application Layer이다. Application Layer는 사용자에게 다양한 Network Service를 제공한다. 사용자가 Network 상에 존재하는 다양한 정보를 가져올 때나 전송할 때, 그리고 Network 상에 존재 하는 Resource (File Server, Print Server…)에 접근할 때 등 사용자 다양한 요구에 대하여 서비스(방법)를 제공함으로 Network를 통하여 수 많은 Data 처리들을 할 수 있도록 한다.

 여기에 해당하는 Protocol은 HTTP, FTP, Telnet, SMTP, SNMP, Telnet, NFS..이 있으며 자세한 부분은 TCP/IP에서 자세하게 설명하도록 하겠다.

 사용자 인증 부분도 Application Layer에 해당된다. 예를 들어 FTP Service를 받고 싶어서 특정 FTP Service를 하고 있는 Server에 접속을 하면 사용자 명과 비밀번호를 묻는다. 이 때, 사용자 명과 비밀번호는 해당 FTP Server가 가지고 있는 사용자 명과 비밀번호와 동일해야 한다. 이러한 부분을 인증이라고 한다. 즉, 적합한 사용자인지? 아닌지?를 알아내는 방법으로 사용되며 그 사용 범위는 굉장히 넓다.

 영어 사전 적인 의미에서 Encapsulation은 En + Capsulation의 합성어 이다. En이라는 접두어는 To Make(만들다)의 의미가 있다. Capsulation은 어떤 내용물을 저장하는 용기로 보면 되겠다. 그래서 본문의 의미를 풀어보면 사용자의 Data와 Header 정보를 하위 Layer의 Data 영역(Data를 전송하기 위해 만들어진 특별한 용기라고 생각해보자) 안으로 넣는 행위를 말한다.

 모든 Layer는 사용자 Data에 대한 정보와 해당 Data를 어떻게 처리해야 할 것인지에 대한 정보를 Header에 넣어서 하위 Layer로 보낸다. 이와 같은 처리를 각 Layer와 Layer 사이에서 하게 된다.

 Data를 보내는 쪽에서는 Encapsulation을 하고 받는 쪽에서는 Header 정보를 분석하고 벗겨내어 상위 Layer로 전달 한다.

 De-Encapsulation는 Encapsulation 앞에 De가 붙는다.  역시 사전적인 의미로 풀어보면 De라고 하는 접두어는 Off(분리)라는 의미가 있다.

 상대방(송신자)으로부터 받은 정보 중에서 Header 부분을 해석하고 분리를 하여 상위 Layer로 보낸다.

 각 Layer는 이와 같이 Header 정보를 분석하고 분리하여 상위 Layer로 보내면 최종적으로는 상대방 송신자가 보낸 Data를 수신자에게 전달 할 수 있게 된다.

 하나의 PC와 다른 하나의 PC가 직접 연결되어 있는 경우(P2P)를 예로 들어본다면 각 Layer별로는 서로 Transparent한 연결구조를 갖고 있다. 위에 있는 점선은 직접 연결된 Link를 의미하지 않고 Transparent(투명한)한 연결을 의미한다.

 앞서 설명을 하였지만, PC-A(FTP Client)에서 FTP 요청을 하면 PC-B(FTP Server)가 응답을 한다. 이 때 우리의 관심이 모든 Layer별 Processing에 있는 것이 아니라 연결이 되느냐? 연결이 된다면 Login이 되느냐? Login이 되었다면 내가 원하는 Data가 PC-B에 있느냐?에만 관심이 있다. 즉 Application Layer (FTP Client)와 Application Layer (FTP Server) 사이에서 일어나는 Processing에만 관심이 있고 실제로 연결이 마치 Physical Layer가 아닌 FTP Client와 Server 사이의 연결인 줄 착각을 한다. 이를 두고 Transparent한 연결이라고 한다. 그런데 연결이 안되면 어떻게 하는가? 상대방에게 Ping을 보낼 것이다. 그러면 이제는 Network Layer와 Network Layer가 Transparent 하게 연결 된 것처럼 보인다. 이처럼 물리적인 연결이 아니더라도 나와 상대방의 연결이 마치 각 Layer 단위로 연결된 것처럼 보이는 연결을 Transparent 연결이라고 한다.

 여기서 또 중요한 내용은 PDU (Protocol Data Unit)이다. 각 Layer에서 사용되는 Protocol에 따라서 사용자 Data를 보내는 단위가 달라진다. 이것을 PDU라고 한다. 즉 Protocol들이 사용자 Data를 전송하는 단위가 PDU 이다.

* 컴퓨터 네트워크 구성