노년코딩

NIC와 케이블

NIC(Network Interface Controller)
: 호스트와 통신 매체를 연결하고, MAC 주소가 부여되는 네트워크 장비.

케이블(cable)
: NIC에 연결되는 물리 계층의 유선 통신 매체.
- 트위스티드 페어 케이블.
- 광섬유 케이블. 

NIC
: NIC는 호스트의 "귀"와 "입"

- NIC는 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, LAN 카드, 네트워크 카드, 이너넷 카드(이더넷 네트워크의 경우) 등 다양한 명칭으로 불림.

- 호스트를 네트워크(LAN)에 연결하는 장비.

>> 호스트와 유무선 통신 매체를 연결.

>> 통신 매체 신호와 컴퓨터가 이해하는 정보 상호 변환. (호스트가 네트워크를 통해 송수신하는 정보는 NIC를 거치게 됨. 네트워크 인터페이스(network interface) 역할을 수행.)

- 유의 할 점 : NIC는 MAC 주소를 인식!

>> 자신과는 관련 없는 수신지 MAC 주소가 명시된 프레임 폐기.

>> FCS 필드를 토대로 오류를 검출해 잘못된 프레임을 폐기.

NIC 속도와 성능의 관계
- NIC마다 지원되는 속도가 다르다는 점에 유의.
 >> NIC의 지원 속도는 10Mbps부터 100Gbps에 이르기까지 NIC마다 다름.
 >> 네트워크 속도에 영향을 끼침. 
 >> (내장된 NIC가 있어도) 높은 대역폭에서 많은 트래픽을 감당해야 하는 환경에서는 고속 NIC 추가적으로 증설하기도 함.

케이블
- 트위스티드 페어 케이블(twisted pair cable)

- 구리선으로 전기 신호를 주고받는 통신 매체.

- 생김새 = 커넥터 + 케이블 본체

(* 커넥터 : 주로 활용되는 커넥터는 RJ-45, * 케이블 본체 : 구리 선이 두 가닥씩 꼬아진 형태.)

* 구리선은 노이즈에 민감.
- 차폐(shielding) - 구리 선 주변을 감싸 노이즈를 감소시키는 방식.
- 브레이드 실드(braided shield) 혹은 포일 실드(foil shield)
>> 차폐에 사용된 그물 모양의 철사와 포일. 

* 실드에 따른 트위스티드 페어 케이블의 분류
- STP(Shielded Twisted Pair) : 브레이드 실드로 감싼 케이블.
- FTP(Foil Twisted Pair) : 포일 실드로 노이즈를 감소시킨 케이블.
- UTP(Unshielded Twisted Pair) : 아무것도 감싸지 않은 구리 선만 있는 케이블. 

자세히 >>
* 실드에 따른 트위스티드 페어 케이블의 분류
- XX에는 케이블 외부를 감싸는 실드의 종류(하나 혹은 두 개)
- Y에는 꼬인 구리 선 쌍을 감싸는 실드의 종류.

XX/YTP

>> U : 실드 없음. >> S : 브레이드 실드. >> F : 포일 실드.

>> S/FTP 케이블 - 케이블 외부 : 브레이드 실드 / 꼬인 각 구리 선 쌍 : 포일 실드. >> F/FTP 케이블 - 케이블 외부와 각 구리 선 쌍을 모두 : 포일 실드. >> SF/FTP 케이블 - 케이블 외부 : 브레이드 실드와 포일 실드 / 각 구리선 쌍 : 포일 실드. >> U/UTP 케이블 - 아무것도 감싸지 않은 케이블.

본체에 써있으니 굳이 잘라서 확인 할 필요 없음.

* 카테고리에 따른 트위스티드 페어 케이블의 분류
- 카테고리가 높을 수록 
1. 지원 가능한 대역폭이 높아짐.
2. 송수신 할 수 있는 데이터의 양이 많아짐.
3. 일반적으로 더 빠른 전송이 가능함. 

케이블
- 광섬유 케이블

- 빛(광신호)을 이용해 정보를 주고받는 케이블.

- 전기 신호를 이용하는 케이블에 비해 속도도 빠르고, 먼 거리까지 전송이 가능.

- 노이즈로부터 간섭받는 영향되 적으므로 대륙 간 네트워크 연결에도 사용. 

- 생김새 = 커넥터 + 본체

>> 커넥터 종류 다양함(LC 커넥터, SC 커넥터, FC 커넥터, ST 커넥터) 

* 광섬유 케이블 
- 광섬유 케이블 본체 내부는 머리카락과 같은 형태의 광섬유로 구성.
>> 광섬유는 빛을 운반하는 매체.
>> 광섬유 중심에는 코어(core) - 코어는 광섬유에서 실질적으로 빛이 흐르는 부분.
>> 코어를 둘러싸는 클래딩(cladding) - 빛이 코어 안에서만 흐르도록 빛을 가두는 역할. 

* 광섬유 케이블 종류(코어의 지름에 따라)
  >> 싱글 모드 광섬유 케이블(SMF, Single Mode Fiber)
  >> 멀티 모드 광섬유 케이블(MMF, Multi Mode Fiber) 

싱글 모드 광섬유 케이블	- 코어 지름이 8~10㎛. - 코어의 지름이 작으면 빛의 이동 경로가 하나 이상을 갖기 어려움; "모드(mode)가 하나(single)" - 장점 : 신호 손실이 적기에 장거리 전송에 적합. - 단점 : 멀티 모드에 비해 일반적으로 비용이 높음. - 싱글 모드 케이블은 파장이 긴 장파장의 빛을 사용.
멀티 모드 광섬유 케이블	- 코어의 지름이 50 ~ 62.5㎛로 싱글 모드보다 큼. - 빛이 여러 경로로 이동할 수 있음 : "모드(mode)가 여러 개(multi)" - 멀티 모드는 싱글 모드보다 전송 시 신호 손실이 클 수 있기에 싱글모드에 비해 장거리 전송에는 부적합. - 멀티 모드 케이블은 싱글 모드에 비해 단파장의 빛을 사용.

* 케이블 색상으로 분류하는 싱글 모드와 멀티 모드
- 싱글 모드 광섬유 케이블의 본체는 대부분 노란색과 파란색.
- 멀티 모드 광섬유 케이블은 오렌지색과 아쿠아색. 

이더넷(Ethernet)

이더넷이란?
- 현대 LAN, 특히 유선 LAN 환경에서 가장 대중적으로 사용되는 기술.
- 다양한 통신 매체의 규격, 송수신되는 프레임의 형태, 프레임을 주고받는 방법 등이 정의된 기술
>> 물리 계층과 데이터 링크 계층이 밀접하게 연관된 이유. 

** 유선 LAN 환경은 대부분 이더넷을 기반으로 구성된다!
- 물리 계층에서는 사용되는 케이블과 같은 연결 매체는 이더넷 규격을 따른다.
- 데이터 링크 계층에서 주고받는 프레임은 이더넷 프레임의 형식을 따른다. 

국제 표준으로써의 이더넷
- 이더넷은 IEEE 802.3이라는 이름으로 국제 표준이 됨.
- IEEE 802.3 == 이더넷 관련 다양한 표준의 모음이다라고 이해하면 됨.
>> IEEE 802.3은 이더넷 관련 표준을 만드는 작업 그룹(전문가 단체)을 의미하기도 함. 

** 오늘날에도 이더넷은 발전 중이며, 새로운 표준들이 생기는 중이다. ** 이더넷(IEEE 802.3)관련 표준 : 802.3 뒤 버전을 나타내는 알파벳으로 표현(ex. 802.3u, 802.3ab)

이더넷 표준에 따라 지원되는 네트워크 장비, 통신 매체의 종류, 전송 속도 등이 달라짐!

이더넷 표기 방식
: 전송속도 BASE - 추가특성

통신매체의 종류

이더넷 프레임

(데이터링크 계층) 이더넷 네트워크에서 주고받는 프레임
- 캡슐화를 거쳐 송신됨 : 상위 계층 정보 + 헤더 + 트레일러
>> 헤더 - 프리앰블, 수신지 MAC 주소, 송신지 MAC 주소, 타입/길이
>> 페이로드 - 데이터
>> 트레일러 - FCS
- 역캡슐화를 거쳐 수신됨
>> 헤더, 트레일러 제거 후 상위 계층으로 올려 보냄. 

이더넷 외의 기술은 없는가?? >> 토큰 링 방식

트래픽(traffic)이란?

- 네트워크 내의 정보량.
- 트래픽은 주로 노드에서 측정 : "특정 시점에 노드를 경유하는 정보량"
- 과도한 트래픽이 야기하는 문제 : 과부하(성능 저하) 발생.

네트워크 성능 지표

캡슐화와 역캡슐화
- 캡슐화 : 계층 별 프로토콜의 목적과 특징에 부합하는 헤더(+ 트레일러) 추가되는 과정을 의미.
- 역캡슐화 : 계층 별 프로토콜의 목적과 특징에 부합하는 헤더 제거해 나가는 과정을 의미.

송신 과정에서 캡슐화, 수신 과정에서 역캡슐화
- 메시지는 송신지 입장에서는 가장 높은 계층에서부터 가장 낮은 계층으로 이동.
- 메시지는 수신지 입장에서는 가장 낮은 계층에서부터 가장 높은 계층으로 이동.

*  캡슐화에서 한 단계 위의 계층에 해더와 페이로드를 더한 값은 바로 아래 계층의 페이로드가 됨. 

< 캡슐화 >
- 상위 계층으로부터 내려받은 패킷을 페이로드로 삼아, 프로토콜에 걸맞은 헤더(혹은 트레일러)를 덧붙인 후 하위 계층으로 전달.
- 상위 계층의 패킷은 하위 계층에서의 페이로드로 간주.

< 역캡슐화 >
- 캡슐화 과정에서 붙였던 헤더(및 트레일러)를 각 계층에서 확인한 뒤 제거하는 과정.

PDU(Protocol Data Unit)
: 각 계층에서 송수신되는 메시지의 단위
- 현재 계층의 PDU = 상위 계층 데이터 + 현재 계층의 프로토콜 헤더(및 트레일러)

네트워크 참조 모델
: 통신이 이루어지는 각 과정을 계층으로 나눈 구조.

>> 네트워크를 통해 송수신하는 과정
- 정형화된 여러 단계가 있다.
- 이 단계는 계층적으로 표현 가능하다.

통신 과정을 계층적으로 나눈 이유

1. 네트워크 구성과 설계가 용이.
2. 네트워크 문제 진단과 해결이 용이.

대표적인 네트워크 참조 모델

1. OSI 모델 (OSI 7 계층)
2. TCP/IP 모델(TCP/IP 4 계층)
3. TCP/IP 모델 확장 버전

OSI 모델	TCP/IP 모델	TCP/IP 모델 확장
물리 계층 (최하위 계층)	네트워크 액세스 계층	물리계층
데이터 링크 계층		데이터 링크 계층
네트워크 계층	인터넷 계층	네트워크 계층
전송 계층	전송 계층	전송 계층
세션 계층	응용 계층	응용 계층
표현 계층
응용 계층

OSI 모델
: 국제 표준화 기구 ISO에서 만든 네트워크 참조 모델

TCP/IP 모델

- TCP/IP 4 계층

- 인터넷 프로토콜 스위트(internet protocol suite)

- TCP/IP 프로토콜 스택(protocol stack)

* TCP/ IP 모델 계층에서는 물리계층에 해당하는 계층이 없음. 확장된 버전에서 다룸.

주소

- 헤더에 담기는 대표적인 정보, 주소(address)

>> 송수신지를 특정하는 정보 (ex. IP주소, MAC 주소)

>> 주소가 있으면 "누구에게 전송할지"를 지정할 수 있다.

프로토콜
: 노드 간에 정보를 올바르게 주고받기 위해 합의된 규칙이나 방법.

<택배로 책을 보내는 예시>
- 멀리 떨어진 "별담(수신지 호스트)"에게 택배로 책을 선물.
1. 선물할 책(페이로드)을 택배 상자에 넣기.
2. 배송 주소 등 택배 기사가 읽을 메시지(헤더)를 작성하고 첨부.
3. 택배 기사(네트워크 장비 or 중간 노드)를 통해 발송.

>> 택배를 올바르게 주고 받으려면 "언어"가 통해야 한다!
- "나"와 "별담"이가 이해하는 언어.
- "나"와 "택배 기사"가 이해하는 언어.
- "택배 기사"와 "택배 기사"가 이해하는 언어.

>> 네트워크 세상의 언어가 바로 프로토콜(protocol)!!
- 일상 속 언어와는 달리 통신 과정에서 일반적으로는 여러 프로토콜을 함께 사용.

>> 모든 프로토콜에는 목적과 특징이 있다!! 프로토콜 학습의 중점!!

컴퓨터 네트워크는 범위에 따라 LAN과 WAN으로 나눌 수 있다.
LAN : Local Area Network(근거리를 연결한 네트워크)
WAN : Wide Area Network(원거리를 연결한 네트워크)

LAN(Local Area Network)
: 가까운 지역을 연결한 근거리 통신망 

>> 보통 한정된 공간에서 개인이나 소규모 조직이 구축한 네트워크를 지칭.
>> 많은 경우로 개발자가 주로 구축하고 관리할 네트워크.
ex) 가정집에 구축된 네트워크, 사무실에서 구축된 네트워크들은 대부분 LAN.

WAN(Wide Area Network)
: 먼 지역을 연결하는 광역 통신망

>> 다른 LAN에 속한 호스트와 메시지를 주고받아야 할 때 필요한 네트워크.  
>> 많은 경우로 ISP라고 하는 특별한 업체에서 구축하고 관리하는 네트워크.
** ISP(Internet Service Provider) : 사용자에게 인터넷과 같은 WAN에 연결 가능한 회선을 임대하는 등 WAN과 관련한 다양한 서비스를 제공. (국내의 대표적인 ISP업체 : KT, LG 유플러스, SK 브로드밴드) 
>> 인터넷이 WAN으로 분류
ex) LAN과 LAN 끼리 먼거리를 연결하기 위해 사용되는 네트워크가 WAN.

조금 더 세밀하게 넘어가면
LAN, CAN, MAN, WAN (그냥 이런 게 있다 하고 알아두면 됨.)

메시지 교환 방식에 따라서 회선 교환 네트워크와 패킷 교환 네트워크로 분류 할 수 있다.
회선 교환 네트워크 : 회선 교환 방식으로 메시지를 주고 받음.
패킷 교환 네트워크 : 패킷 교환 방식으로 메시지를 주고받음.

회선 교환 방식(회선 교환 네트워크)
: 메시지를 주고받기 전 (메시지 전송로인)회선(circuit)을 설정한 뒤, << 두 호스트를 연결했다 정도로 이해.
해당 회선을 통해 메시지를 주고받는 방식.

1. 회선 설정: 데이터를 전송하기 전에 두 호스트(송신자와 수신자) 간의 물리적 경로(회선)를 먼저 설정. 이는 두 호스트가 연결되었음을 의미.
2. 전송로 확보: 설정된 회선은 고정 대역폭을 가지며, 데이터 전송 동안 다른 사용자는 해당 경로를 사용할 수 없다.
3. 데이터 전송: 모든 데이터는 설정된 고정 경로를 통해 전달되며, 안정적이고 일정한 전송 속도를 제공.
4. 회선 해제: 데이터 전송이 완료되면 회선을 해제하여 자원을 반환.

이 방식은 대표적으로 전화망에서 사용되며, 연결 안정성은 높지만, 회선을 독점하기 때문에 효율성이 떨어질 수 있다.

** 회선 스위치
: 회선 교환 방식으로 메시지를 주고받을 수 있게끔하는 네트워크 장비. 즉, 호스트 사이에 일대일 전송로를 확보하는 네트워크 장비.

패킷 교환 방식(패킷 교환 네트워크)
: 회선 교환 방식의 단점을 보완한 네트워크.
: 메시지를 패킷(packet)이라는 단위로 쪼개어 전송하는 방법. 쪼개어 전송된 패킷들은 수신지에서 재조립.
패킷이란, 패킷 교환 네트워크상의 송수신 단위를 말한다.

>> 전송로의 이용 효율이 높아 회선 교환 방식의 문제점을 해결.

>> 현대 인터넷은 대부분 패킷 교환 방식을 이용. 

** 패킷 스위치
: 패킷의 송수신지를 식별, 패킷이 이동할 최적의 경로를 설정.
패킷 스위칭을 구현하는 주요 장치는 라우터(router), 스위치(switch).

** 회선 교환 방식, 패킷 교환 방식 참고 자료

http://www.jidum.com/jidums/view.do?jidumId=456