TIL

02 기본 네트워크 개념 이해

2.1 OSI 7 레이어 모델

2.1.1 OSI 7 레이어 모델 개념

국제표준화기구(ISO, International Organization for Standardization)에서 개발한 모델
복잡한 네트워크 동작 과정을 7개 계층으로 나누어 네트워크 흐름을 한 눈에 이해할 수 있게 도와준다.
계층별 상위 계층이 하위 계층을 이용하는 상하 관계를 맺고 있다.

2.1.2 OSI 7 레이어 계층 설명

아래 그림에선 OSI 7 계층과 TCP/IP 프로토콜 간 계층간 비교를 보여 준다.
- TCP/IP 프로토콜이란 네트워크를 통해 통신하는데 쓰이는 통신 규약 모음이다.

1 Layer - Physical 계층
- 물리 계층으로 네트워크의 하드웨어 전송 기술을 말한다.
- 물리적인 링크의 연결, 유지, 해제를 담당한다.
2 Layer - Data Link 계층
- 물리 계층에서 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리
- 1 계층과 2 계층을 TCP/IP 프로토콜 상 Network Interface 게층으로 분류한다.
  - 이 계층에는 Ethernet, Wi-Fi, 물리적 케이블 등이 포함된다.
3 Layer - Network 계층
- 네트워크 계층의 핵심은 데이터를 목적지까지 빠르고 안전하게 전달(라우팅)하는 것이다.
  - 여러 노드를 거칠 대마다 최적의 경로를 찾아주는 역할
- TCP/IP 프로토콜 상 Internet 계층으로 분류한다.
  - IP, ARP, ICMP 등의 프로토콜이 포함된다.
4 Layer - Transport 계층
- 전송 계층으로 종단 사용자 간 데이터 통신을 다루는 최상위 계층이다.
- 데이터 전달의 유효성과 효율성을 보장받는다.
- TCP/IP 프로토콜 상에서도 Transport 계층으로 분류된다.
  - TCP, UDP 프로토콜 등이 포함됨
5 Layer - Session 계층
- 종간 사용자 간 응용 프로세스 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다.
- 데이터 통신을 위한 논리적인 연결
6 Layer - Presentation 계층
- 데이터의 형식상 차이에 대해 송수신간 이해할 수 있는 형태로 데이터를 표현하는 기능을 담당한다.
- 데이터의 암호화 및 압축
7 Layer - Application 계층
- 실제 응용 프로그램을 사용하는 계층
- OSI 5~7 계층을 TCP/IP 프로토콜 상 Application 계층으로 분류한다.
  - HTTP, SSH, FTP, DHCP 등이 포함됨

2.2 IP와 서브넷 마스크

2.2.1 IP 개념

Internet Protocol의 약자로 네트워크 자원들을 구분하는 고유한 주소다.
IP 주소는 버전에 따라 IPv4와 IPv6로 구분 지을 수 있다.

| 구분 | IPv4 | IPv6 | | — | — | — | | 주소 길이 | 32bit | 128bit | | 표기 방법 | 8비트씩 4개 파트로 10진수 표현 | 16비트씩 8개의 파트로 16진수 표현 | | 주소 개수 | 약 43억개 | 약 43억 x 43억 x 43억 x 43억 |

IPv4의 가용 숫자 문제와 효율성 문제가 제기되어 IPv6가 제기되었지만 여전히 IPv4를 많이 쓰고 있다.

2.2.2 퍼블릭 IP와 프라이빗 IP

퍼블릭 네트워크와 프라이빗 네트워크가 사용하는 IPv4 주소 대역은 지정되어 있다.

퍼블릭 IP (공인 IP)
- 실제 인터넷 구간으로 통신하는 공공 네트워크
- 인터넷 구간의 통신 대상을 식별하기 위해 ISP에서 제공하는 IP 주소이다.
  - ISP: Internet Service Provider, 인터넷 서비스 공급자
- 전 세계 인터넷에서 유일한 주소를 갖는다.
프라이빗 IP (사설 IP)
- 내부적으로 통신하는 사설 네트워크
  - 가정이나 회사 등의 독립된 네트워크에서 사용하는 내부 IP 주소다.
- 프라이빗 네트워크 관리자에 의해 할당된다.
- 독립된 네트워크상에서 유일한 주소를 갖는다.
- 외부 인터넷 구간과 통신이 불가능하다.
- 아래의 3가지 대역으로 고정되어 있다.
  - Class A: 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
  - Class B: 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
  - Class C: 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

2.2.3 서브넷과 서브넷 마스크

서브넷이란 부분적인 네트워크를 의미한다.
- 네트워크망에서 서브넷을 통해 부분적인 네트워크망으로 나눠지고 서로 연결되어 있다..
나누어진 서브넷은 서브넷 마스크로 구분된다.
- 서브넷 마스크: IP 주소에 네트워크 ID와 호스트 ID를 구분하는 기준값
- 네트워크 ID: 서브넷을 식별하는 영역, 이진수 값이 1인 영역
- 호스트 ID: 서브넷에서 대상을 식별하는 영역, 이진수 값이 0인 영역
- 즉 동일한 서브넷 내에 네트워크 ID 값은 모두 같고 호스트 ID를 통해 개별 구분된다
- IPv4와 같이 32bit 구조
- ex) 2진수: 11111111.11111111.11111111.00000000, 10진수: 255.255.255.0
- 10.0.0.0/8, 10.1.0.0/16, 10.1.1.0/24와 같이 표기하는 방법을 IP CIDR 표기법이라 한다.
  - /8의 뜻은 8bit가 네트워크 영역으로 10진수 첫 번째 자리가 네트워크 영역이라는 뜻이다.
  - ex) 10.1.2.3/8과 10.1.3.1/8은 앞 8bit인 10이 같기에 같은 서브넷이지만, 10.1.2.3/24, 10.1.3.1/24는 앞 24비트 10.1.2와 10.1.3이 다르기에 다른 서브넷이다.

2.3 TCP와 UDP 그리고 포트 번호

2.3.1 TCP와 UDP

OSI 7 레이어 중 4계층에 사용되는 대표적인 전송 프로토콜

구분	TCP	UDP
OSI 모델	4계층	4계층
연결	연결 지향성	비연결 지향성
신뢰성	신뢰성 보장	신뢰성 보장X
순서	데이터 순서 보장	데이터 순서 보장X
제어	혼잡 제어, 흐름 제어	혼잡 제어, 흐름 제어 제공X
속도	상대적으로 느림	상대적으로 빠름
서비스	HTTP, SSH, FTP	DNS, DHCP

2.3.2 포트 번호

TCP, UDP의 특성에 따라 제공되는 응용 프로그램 서비스를 구분할 때 포트 번호로 구분할 수 있다.

범위에 따라 크게 3가지로 구분지을 수 있다.
- 잘 알려진 포트: 0~1023
- 등록된 포트: 1024~49151
- 동적 포트: 49152~65535
TCP 포트 번호 80은 HTTP 서비스로 예약된 잘 알려진 포트
UDP 포트 53은 DNS 서비스로 예약된 잘 알려진 포트

2.4 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

2.4.1 DHCP 개념

DHCP는 동적으로 IPv4 주소를 일정 기간 임대하는 프로토콜이다.
UDP 프로토콜을 사용하며 포트 번호 67과 68을 사용한다.
임대 시간이 존재하며 만료되면 반환하거나 갱신을 수행한다.

2.4.2 DHCP 절차

DHCP는 중앙집중형 서버/클라이언트 방식으로 동작한다.

DHCP Discover : DHCP 클라이언트가 DHCP 서버를 찾는다.
DHCP Offer : DHCP 서버가 할당해 줄 IP 주소와 임대 시간을 클라이언트에 알린다.
DHCP Request : 클라이언트는 DHCP 서버에게 해당 IP 주소 할당을 요청한다.
DHCP Ack : DHCP 서버가 IP 주소를 임대하겠다는 답변을 보낸다.

2.6 라우팅 (Routing)

2.6.1 라우팅 개념

라우팅이란 네트워크 통신 시 경로를 잡아 주는 OSI 7 레이어의 3계층인 네트워크 계층의 핵심 기능이다.
- 네트워크는 여러 서브넷으로 이루어져 있으며 목적지 IP까지 여러 노드를 거쳐 통신되고 있다.

2.6.2 라우터와 라우팅 테이블

라우터는 라우팅을 수행하는 장비다.

라우팅 테이블을 통해 경로를 파악하고 목적지로 데이터를 전달한다.

ex) 라우터 A의 라우팅 테이블

대상	타깃
1.1.1.0/24	라우터 B
2.2.2.0/24	라우터 C
3.3.3.0/24	라우터 D