[CS 상식 - 네트워크] 네트워크 계층 (1)

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01. 네트워크 계층 장점

• 송신 측과 수신 측의 네트워크나 프로토콜, OS, 애플리케이션은 모두 다름
• 모든 경우의 수를 변화처리 한다면 복잡하고 낭비 발생
• 따라서 계층별로 나눠서 각 계층마다 나누어서 처리하면 각 계층에서 맡은 역할만 하면 되기 때문에 낭비를 줄일 수 있음

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02. 프로토콜 스택

• 프로토콜의 구성: 일반적으로 헤더 + 페이로드
  • 헤더: 프로토콜의 정보(주소)
  • 페이로드: 전송하려는 데이터
• 하위 계층 프로토콜에 상위 계층의 헤더 + 페이로드를 포함하고
• 해당 프로토콜에서 자신의 헤더 정보만 가지고 해석해서 전달함

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03. 네트워크 모델 - OSI 참조 모델과 TCP/IP 모델

• OSI(Open Systems Interconnection) 참조 모델
  • ISO(국제표준화기구)에서 제정한 네트워크 계층 모델
  • 7 계층으로 나누어져 있음
  • 프로토콜을 계층 구조로 만든 개념
    • 애플리케이션이 연결되는 컴퓨터나 케이블의 차이를 처리할 필요가 없어 장비나 소프트웨어 개발이 용이
    • 계층으로 구분되므로 프로토콜 스택 개념을 적용하여 개발할 수 있음
• TCP/IP 모델
  • OSI 참조 모델을 기반으로 생긴 모델
  • 인터넷을 기준으로 한 네트워크의 통신 모델
  • 4 계층으로 나누어져 있음

OSI 참조 모델과 TCP/IP 모델

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04. 3계층(TCP/IP)의 IP 프로토콜

• IP 프로토콜, UDP 프로콜, TCP 프로토콜
• IP 프로토콜
  • UDP, TCP, HTTP 등 다른 프로토콜의 기본
  • IP 프로토콜은 IP 주소(출발/목적지 정보)를 참조하여 페이로드(데이터)를 올바른 목적지에 전송하는 최소한의 절차와 규칙을 규정
• UDP 프로토콜
  • IP 프로토콜의 과정 + 포트 번호 부여
  • 데이터그램: 단순히 목적지만 지정해서 전송하는 데이터
  • 속도와 편의성이 우선
• TCP 프로토콜
  • IP 프로토콜의 과정 + 포트 번호 부여 + 오류검사/재전송 처리 과정 + 세션 통신 수행 기능
  • 따라서 TCP 헤더에는 오류검사와 세션 통신에 필요한 정보(시퀀스 번호/응답 확인 번호, 세션 플래그 등)가 포함
  • 신뢰성과 확실성이 높음 

TCP vs UDP vs IP

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05. IP 주소

• IP 주소: TCP/IP 프로토콜에서 출발지나 목적지를 식별하는 식별자 역할을 하는 데이터
• 옥텟(octet)
  • 8비트 단위 
  • 10진수로 표시
  • 점으로 구분 (ex. 192.168.100.1)
• 글로벌 IP 주소와 프라이빗 IP 주소
  • 글로벌 IP 주소: 인터넷 주소로 사용할 수 있는 IP 주소, 지정하면 전 세계 기기와 통신 가능
  • 프라이빗 IP 주소: 인터넷에 직접 연결되지 않는 LAN 내부 등의 주소 공간에서 사용하는 IP 주소, LAN마다 중복되지 않게 관리하면 같은 IP를 사용해도 중복이 일어나지 않음

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06. IPv4 vs IPv6

• IPv4와 IPv6은 서로 호환되지 않음
• 전 세계 서버 및 웹 서비스: IPv4
•  IPv4
  • 4 옥텟(32비트)
  • 약 43억 개만 정의하는 것이 문제가 됨  →  주소 고갈
• IPv6
  • 16 옥텟(128비트)
  • 주소 고갈 문제 해결
  • 프로토콜 수준에서 암호화 통신 규정
  • MAC 주소를 아용해서 IPv6 주소를 자동 생성, 2 계층을 포함한 설정 자동화 가능
  • 헤더가 IPv4보다 단순 →  처리가 간단
  • 계층 구조가 엄격  →  라우팅 효율 좋음