용어 정리
네트워크 기초 용어
네트워크를 이해하려면 시스템, 인터페이스 전송 매체, 프로토콜, 네트워크, 인터넷과 같은 용어를 먼저 이해해야 한다.
네트워크는 하드웨어적 전송 매체를 매개로 서로 연결되어 데이터를 교환하는 시스템의 모음이며, 시스템과 전송 매체의 연결 지점에 대한 규격이 인터페이스다. 시스템이 데이터를 교환할 때는 통신 규칙인 프로토콜이 필요하다. 위 개념들을 도식화 해보면 다음과 같다.
시스템
내부 규칙에 따라 자율적으로 동작하는 대상을 가리킨다. 시스템의 동작에는 외부 입력이 있을 수 있으며, 내부 정보와 외부 입력의 조합에 따른 출력이 있을 수 있다.
인터페이스
시스템과 시스템을 연결하기 위한 표준화된 접촉 지점을 의미한다.
- 하드웨어적 관점: 물리적 규격
- 소프트웨어적 관점: 함수 이름, 인수 지정
전송 매체
시스템 간 데이터 전달을 위한 물리적 전송 수단을 가리킨다.
ex) 공기, 무선 신호 등
프로토콜
논리적으로 상호 연동되는 시스템이 전송 매체를 통해 데이터를 교환할 때 따르는 규칙
- 인터페이스와 차이 프로토콜과 인터페이스가 비교될 때는 상하 개념이 적용된다. 프로토콜은 동등 계층 사이의 관계를 다루지만, 인터페이스는 상하 계층 사이 관계를 다룬다.
인터넷
전 세계의 모든 네트워크가 유기적으로 연결되어 동작하는 통합 네트워크
표준화
서로 다른 시스템이 상호 연동해 동작하려면 표준화를 통한 형식의 통일이 필요하다.
시스템 기초 용어
네트워크 시스템은 수행 기능에 따라 다음과 같이 다양한 명칭으로 부를 수 있다.
노드
컴퓨터 이론 분야에서 특정 시스템을 가리키는 가장 일반적인 용어로 사용된다. 모든 시스템을 통칭하며, 인터넷 내부를 구성하는 라우터와 인터넷 바깥쪽에 연결되어 데이터를 주고받는 호스트로 구분된다.
라우터
인터넷 내부를 구성하며, 기본적으로 데이터 전송 기능을 포함한다. 라우터의 주요 역할은 데이터 중개 기능이며, 호스트들 사이 데이터 전송이 인터넷 내부에서 최적의 경로를 통해 이루어지도록 한다.
호스트
인터넷 바깥쪽에 연결되어 일반 사용자들의 네트워크 접속 창구 역할을 한다. 응용 프로그램을 실행할 수 있고, 이를 통해 사용자들은 다양한 서비스를 제공받는다.
좀 더 정확하게 말하자면, 호스트는 인터넷이 가장자리에서 사용자와 직접 상호작용하거나 데이터를 생성, 소비하는 시스템이고 라우터는 인터넷의 중심부에서 데이터의 중계와 경로 최적화를 담당한다.
클라이언트와 서버
클라이언트는 임의의 인터넷 서비스를 이용하는 프로세스고, 서버는 서비스를 제공하는 프로세스다. 클라이언트와 서버의 개념은 서비스 단위이므로 고정되지 않는다. 따라서 기준이 되는 서비스에 따라 클라이언트가 서버가 될 수도, 서버가 클라이언트가 될 수도 상대적 개념이다.
구조적 모델
OSI 7계층 모델
호스트가 제공하는 복잡한 네트워크 기능을 연관된 그룹으로 묶어 계층 모델로 설명할 수 있다. 다수의 시스템을 서로 연결해 통신하려면 전체 시스템 구조를 표준화해야 한다. 표준화된 구조가 바로 OSI 7계층 모델이다.
물리 계층(Physical Layer)
- 호스트를 전송 매체와 연결하기 위한 인터페이스 규칙과 전송 매체의 특성을 다루며, 데이터가 전송 매체를 통해 신호로 전달되도록 한다.
데이터 링크 계층(Data Link Layer)
- 주로 물리 계층이 감지한 오류를 제어하는 기능을 수행한다.
네트워크 계층(Network Layer)
- 데이터가 목적지까지 안전하게 도착하기 위해선 여러 라우터를 거쳐야 한다. 주로 이 과정에서 올바른 경로를 선택할 수 있도록 지원한다. 네트워크 부하가 증가하면 특정 지역에 혼잡이 발생할 수 있는데 혼잡 제어 또한 네트워크 계층이 담당한다.
전송 계층(Transport Layer)
- 최종적인 경로상의 양 끝단 사이의 연결이 완성되는 계층으로 주로 데이터 신뢰성과 정확성을 보장한다.
세션 계층(Session Layer)
- 통신 세션의 설정, 유지, 종료를 담당하며, 주로 세션 연결과 연결 복구 작업을 수행한다.
표현 계층(Presentation Layer)
- 전송되는 데이터의 의미를 잃지 않도록 올바르게 표현하고, 호스트들이 표준화된 방법으로 데이터를 인식할 수 있게 해준다. ex) 압축, 암호화
응용 계층
- 일반 사용자를 위한 다양한 네트워크 응용 서비스를 지원한다.
한 호스트를 기준으로 데이터 전송은 위아래 양방향으로 모두 가능하며, 두 호스트 사이에서는 좌우 양방향으로 모두 가능하다.
다만, 좌우 간 물리적 데이터 전송은 반드시 아래 물리 계층을 통해 이루어진다.
인터네트워킹
네트워크와 네트워크의 연결을 인터네트워킹이라고 한다. 인터네트워킹 시스템은 수 많은 네트워크를 연결해 데이터를 중개할 수 있어야 한다.
연결된 모든 네트워크에 대해 물리적이고 논리적인 인터페이스를 지원해 둘 이상의 네트워크를 유기적으로 연동할 수 있어야 한다.
Gateway
인터네트워킹 기능을 수행하는 시스템을 일반적으로 Gateway라고 한다. Gateway는 서로 다른 네트워크 간의 데이터 통신을 가능하게 한다. 프로토콜 변환 역할을 수행하고, OSI 7계층 중 응용 계층까지 동작할 수 있는 고급 장치이다.
프로토콜
프로토콜은 시스템이 데이터를 교환하기 위해 사용하는 통신 규칙이다. OSI 7 계층 모델에서는 각 계층에서 수행하는 프로토콜이 서로 역할을 분담해 독립적으로 동작한다. 따라서 계층 2에는 계층 2끼리 통신할 수 있는 프로토콜이 존재한다.
ex) RPC, HTTP, IP 등
데이터 단위 데이터를 프로토콜에서 정의된 규격에 맞춰야 한다. 이와 같은 한 단위의 규격으로 묶인 전송 데이터를 데이터 단위라고 한다.
OSI 7계층 모델의 각 계층에 규격화된 데이터에는 고유 명칭이 있다. 계층에 상관 없이 사용할 때는 PDU(Protocol Data Unit)라고 부른다.
| 계층 | PDU 이름 | 역할 및 주요 정보 |
|---|---|---|
| 물리 계층 | Bits | 데이터를 비트 단위로 전송 (0과 1). |
| 데이터 링크 계층 | Frame | MAC 주소 및 오류 검출 정보(CRC)를 포함한 프레임 단위로 데이터 처리. |
| 네트워크 계층 | Packet | IP 주소(출발지/목적지)를 포함한 패킷 단위로 라우팅 수행. |
| 전송 계층 | Segment/Datagram | 포트 번호를 포함하여 신뢰성(TCP) 또는 비신뢰성(UDP) 전송. |
| 세션 계층 | Data | 세션 설정 및 데이터 흐름 제어. |
| 표현 계층 | Data | 데이터 압축, 암호화, 형식 변환. |
| 응용 계층 | Data | 최종 사용자 응용 프로그램에서 사용하는 데이터. |
주소의 표현
일반적으로 주소의 개념은 단순히 서로를 구분한다는 고유 목적을 넘어 주소가 가리키는 대상의 특징을 표현할 수 있다.
시스템을 지칭하는 구분자는 내부에서 처리되는 숫자 기반의 주소와 함께 사용자의 이해와 편리성을 도모하는 문자로된 이름을 제공해야 한다.
IP 주소
IP 프로토콜이 호스트를 구분하기 위해 사용하는 주소 체계이다.
- IPv4: 32비트의 이진 숫자로 구성된다.
- IPv6: 128비트의 이진 숫자로 구성된다.
IP 주소는 임의로 할당되는 것이 아닌 특정 규칙에 따라 인접한 주소들을 그룹으로 묶어 관리한다. 이는 네트워크 계층에서 경로를 선택할 때 중요한 기준이 된다.
호스트 이름
위에서 언급한 사용자들의 이해와 편리성을 위한 문자로된 주소가 호스트 이름이다. 이는 DNS를 통해 IP 주소로 변환된다.
DNS
DNS는 주소와 이름 정보를 자동으로 유지하고 관리하는 분산 데이터베이스 시스템이다. 네트워크가 커지면 DNS에 저장되는 정보의 양이 과도하게 많아지기 때문에 하나의 집중화된 네임 서버가 전체 호스트를 관리하는 것이 아닌 여러 영역에 분산되어 해당 영역에 위치한 호스트 정보를 관리한다.