[공부] 네트워크 - L2 수준에서 외울 것

네트워크와 계층 구조

네트워크와 계층 구조를 이해하려면 각 요소가 어떤 역할을 하고, 서로 어떻게 의존하는지 파악하는 것이 중요합니다. 이 글에서는 네트워크 계층 구조와 관련된 핵심 개념을 알기 쉽게 정리해보겠습니다.

 

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네트워크 계층 구조의 핵심

OSI 7계층은 네트워크에서 의존적 관계를 가진 프로토콜(규칙)을 계층적으로 나열한 것입니다. 여기서 중요한 점은 존립 의존성입니다. 예를 들어, 4계층(전송 계층)이 존재하려면 3계층(네트워크 계층)이 전제되어야 합니다. 이를 층층이 쌓아 올린 건물에 비유할 수 있습니다. 지하실(1계층)이 튼튼해야 1층(2계층)을 지을 수 있고, 그 위에 2층(3계층)이 올라가는 식입니다. 하나라도 무너지면 전체 건물이 불안정해집니다.

 

OSI 7계층 개념 정리:

• L1~L2: 물리적 계층 (실체가 있음)
  • 예: 케이블, 스위치 등
• L3 이상: 논리적 계층 (실체가 없음, 소프트웨어적으로 구현 가능)
  • 예: IP 주소, 웹 브라우저

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소켓이란?

소켓은 네트워크 통신에서 핵심적인 개념입니다. 소켓은 파일의 일종으로, 네트워크 추상화가 이루어진 특수한 파일 형태입니다. 쉽게 말해, 소켓은 두 사람(컴퓨터)이 전화로 대화할 때 사용하는 전화기와 같습니다. 전화기가 있어야 서로 연결되고, 대화를 나눌 수 있듯이 소켓은 데이터가 오가도록 연결을 책임집니다.

• 소켓 열기/닫기: 소켓을 여는 주체는 프로세스입니다. 전화 통화를 시작하고 끝내는 사람이 각각 발신자와 수신자인 것처럼, 소켓을 다루는 프로세스도 시작과 종료를 관리합니다.

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네트워크에서 식별자란?

네트워크에서 각 요소를 식별하기 위해 다양한 식별자가 사용됩니다. 각 식별자의 역할은 다음과 같습니다:

• MAC 주소: 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 식별
  • 예: 컴퓨터에 여러 NIC(LAN 카드)가 있다면 MAC 주소도 여러 개 있습니다. 이는 같은 집 안에 여러 전화번호가 있는 것과 비슷합니다.
• IP 주소: 인터넷을 사용하는 호스트를 식별
  • 예: 집마다 고유한 주소가 있는 것처럼, 인터넷에 연결된 각 기기도 IP 주소를 통해 위치를 식별합니다.
• Port 번호: 주로 프로세스를 식별하며 네트워크 서비스 식별에도 사용 가능
  • 예: 집 주소(IP 주소)에 도착한 우편물이 특정 방(포트 번호)으로 전달되는 상황과 유사합니다.

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호스트와 스위치

• 호스트: 네트워크에 연결된 컴퓨터
  • 네트워크 자체를 이루는 호스트: 스위치
  • 네트워크를 사용하는 호스트: 엔드포인트 (예: 클라이언트와 서버)

네트워크를 도로망에 비유하면:

• 네트워크: 고속도로
• 스위치: 교차로
• 라우터: 이정표

예를 들어, 자동차(데이터)가 고속도로(네트워크)를 달리다가 교차로(스위치)에서 방향을 바꾸고, 이정표(라우터)를 따라 목적지에 도착하는 모습을 떠올리면 이해하기 쉽습니다.

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네트워크 장비와 스위칭

1. L2 스위치
   • Access Switch: 엔드포인트와 직접 연결
     • 예: 집 안에 있는 공유기가 각 방의 컴퓨터나 스마트폰과 연결되는 역할
   • Distribution Switch: Access Switch를 연결하고 VLAN 기능 제공
     • 예: 여러 공유기를 연결하여 넓은 아파트 단지를 하나의 네트워크로 묶는 역할
2. L3 스위치 (라우터)
   • IP 주소 기반으로 스위칭
   • 라우팅 테이블(이정표)을 사용해 경로 결정
     • 예: 택배 기사님이 주소(IP 주소)를 보고 정확한 집을 찾아가는 과정

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논리 네트워크와 물리 네트워크

• 물리 네트워크: 실제 케이블 연결, 무선 신호 등
  • 예: 전화선, 광케이블
• 논리 네트워크: 물리 네트워크 위에서 동작하며 소프트웨어적으로 구현
  • 예: 인터넷 브라우저, 가상 사설망(VPN)

예를 들어, CPU를 소프트웨어로 구현한 것이 가상 머신(Virtual Machine)인 것처럼 네트워크도 소프트웨어적으로 구현이 가능합니다. 이는 실제 자동차 대신 레이싱 게임에서 자동차를 조종하는 것과 비슷합니다.

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네트워크 데이터 단위

LAN에서 데이터를 전송할 때 사용하는 단위는 프레임(Frame)입니다.

• 프레임의 헤더에는 출발지와 목적지 주소가 포함됩니다.

특별한 주소:

• Broadcast 주소: 모든 목적지에 데이터를 전송. 하지만 브로드캐스트는 네트워크 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
  • 예: 초등학교에서 선생님이 모든 학생에게 "오늘은 운동회입니다"라고 방송하는 것과 비슷합니다. 그러나 자주 방송하면 수업에 방해가 될 수 있듯, 네트워크에서도 과도한 브로드캐스트는 성능 저하를 유발합니다.

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네트워크 크기와 구분

• WAN: Wide Area Network (가장 큰 규모)
  • 예: 인터넷 전체
• MAN: Metropolitan Area Network
  • 예: 한 도시의 공공 와이파이 네트워크
• LAN: Local Area Network (가장 작은 규모)
  • 예: 공유기를 통해 연결된 컴퓨터, 태블릿, 핸드폰은 하나의 LAN에 속합니다.

이를 집, 마을, 도시로 비유하면:

• LAN: 집 안의 모든 방
• MAN: 마을의 모든 집
• WAN: 여러 도시를 포함한 나라 전체

 

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네트워크는 물리적 장비와 논리적 구현이 결합된 구조입니다. 이를 이해하기 위해 OSI 7계층, 스위칭 방식, 식별자의 역할을 파악하는 것이 중요합니다. 네트워크를 구성하고 운영하는 데 있어 항상 고려해야 할 주제는 비용(경로 메트릭)입니다.

 

Reference : 외워서 끝내는 네트워크 핵심이론 - 기초