[ 전문서적 핵심정리 ] "그림으로 배우는 네트워크 원리" 책 - by 영진닷컴

 

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[ 전문서적 핵심정리 ]"그림으로 배우는 네트워크 원리" 책 - by 영진닷컴

• 이 책은 추천을 받아서 학습한 책이며
• 이후 공유하고자 핵심 내용들을 정리해보았습니다.
• 아래 내용들을 "이미" 알고 계시는 분들은 이번 내용으로 복습한다 생각하시고 훑고나서 다른 책을 읽는 것을 추천드립니다.

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목차

• 1장 : 네트워크의 기본
• 2장 : 네트워크를 만드는 것
• 3장 : 네트워크의 공통 언어 TCP/IP
• 4장 : 웹사이트의 동작 원리
• 5장 : 이더넷과 무선 LAN
• 6장 : 라우팅
• 7장 : 네트워크 보안 기술
• 마치며

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1장 네트워크의 기본

네트워크를 이용함으로써

• PC나 스마트폰, 서버 등을 네트워크에 접속함으로써 데이터를 주고받을 수 있게 된다.
• 네트워크는 정보 수집이나 커뮤니케이션 효율화 등 다양한 목적을 위해 이용된다.

누가 이용할 수 있는 네트워크인가라는 사용자 관점에서 다음 2가지로 분류가능.

• 사용자를 제한하는 사설 네트워크 : 회사나 가정내로 접속할 수 있는 사용자를 제한한다.
• 누구나 이용할 수 있는 인터넷. : 인터넷은 접속할 수 있는 사용자를 제한하지 않는 네트워크다.

사내 네트워크 구성

• LAN : Local Area Network
• WAN : wide Area network
• 각 거점, 인천지사, 서울본사 내에서 통신이가능한게 LAN
• LAN 끼리 서로 연결하는것이 WAN
• 거점 내네트워크가 LAN 이고 LAN 끼리 연결하는 것이 WAN
• LAN은 직접 구축 및 관리
• WAN 는 NTT와 같은 통신사업자가 구축하고 관리.
• 사내 네트 워크는 LAN 과 WAN 으로 구성된다.
• LAN 은 거점 내 네트워크를 말하며, 직접 구축하고 관리할 필요가 있다.
• 통신사업자가 제공하는 WAN 서비스로 거점이 되는 LAN 끼리 연결할 수 있다.

인터넷은 다양한 조직이 관리하는 네트워크가 연결된 것.

• AS : Autonomous System

ISP / internet service provider

• NTT 커뮤니케이션즈와 같은
• ISP 상위 그룹 을 Tier1 라고 하며 인터넷 상의 모든 ISP 는 Tier1을 경유해서 연결된다.
• 인터넷은 다양한 조직의 네트워크인 AS가 서로 연결되어 있다.
• AS의 예는 인터넷 접속 서비스를 제공하는 ISP이다.
• 인터넷 접속 서비스에 따라, 고정회선이나 모바일 회선으로 ISP와 접속해 인터넷을 이용한다.

애플리케이션

• 데이터를 주고받는 주체
• 클라이언트와 서버로 분류
• 데이터 통신은 양방향, 요청 > 응답
  • 통신방식에따라
  • 피어투피어 어플리케이션
  • 클라이언트-서버 어플리케이션으로 분류된다.

네트워크 아키텍처

• 언어로 대화하는 것처럼 컴퓨터 통신에서는 네트워크 아키텍처를 이용합니다.
• 예.... TCP/IP , OSI, MicrosoftNetbeui

네트워크의 대부분은 TCP/IP를 이용한다.

• 역할별로 네 가지로 계층화된 복수의 프로토콜을 조합
  • 애플리케이션 HTTP, SMTP, POP3, IMAP4, DHCP, DNS 등....
  • 프랜스포트층 TCP/UDP
  • 인터넷층 IP, ICMP, ARP
  • 네트워크 인터페이스층 이더넷, 무선 LAN, PPP 등
• 통신하기 위한 데이터 형식 등의 규칙을 프로토콜이라고 부른다.
• 복수의 프로토콜을 조합한 네트워크 아키텍처에 기반하여 통신한다.
• 현재는 네트워크 아키텍처 중 TCP/IP를 이용한다.

서버 운용-관리

• 직접 서버를 운용관리하는 기존 서버 운용방법은 온프레미스라고 한다.
• 클라우드 서비스는
  • 인터넷을 통해 서버의 기능을 이용한다.
  • 사업자가 서버를 도입하고 운용 및 관리한다.
  • 보안이나 가용성에 주의가 필요하다.

클라우드 서비스의 분류

• Iaas 하드웨어 / Infrastructure as a service
  • 네트워크를 경유해 CPU, memory 저장장치, 와 같은 하드웨어를 이용.
  • 사용자는 OS, 미들웨어, 애플리케이션을 추가
• PaaS 플랫폼
  • 네트워크를 경유해 서버 플랫폼이용
  • 플랫폼이란 OS와 OS상에서 동작하는 데이터베이스 등의 미들웨어를 포함한 부분
• SaaS 어플리케이션

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2장 네트워크를 만드는 것

• 클라우드 아이콘으로 표현하는 네트워크의 규모는 전후의 문맥에 달려있다.

규모

• 가정 내 네트워크는 PC, 스마트폰, 가전제품 몇대
• 기업내 몇십대의 PC
• 그리고 인터넷 전체를 나타내는 것은 몇십 억대의 기기.

네트워크의 구체적인 구성을 추상화해, 클라우드 아이콘으로 네트워크를 표현할 수 있다.

네트워크를 구성하는 기기

• 라우터
• 레이어2 스위치
• 레이어3 스위치

데이터 전송처리 단계

• 데이터 수신 : 전기신호 등 물리적 신호로 변환된 데이터를 원래 디지털신호 0,1로 되돌린다.
• 데이터 보낼곳을 결정 : 데이터에 부가된 제어 정보를 참조하여 전송할 곳을 결정한다.
• 데이터 전송 : 데이터를 물리적 신호로 변환해서 내보낸다. 필요하면 제어 정보를 고쳐쓴다.

네트워크의 구체적인 구성

• 인터페이스 : 네트워크, PC, 서버등을 연결하기 위해 각 기기별 인터페이스가 갖추어져있다.
  • 일반적으로이더넷 인터페이스
• 이더넷 인터페이스는 이더넷 포트나 LAN 포트로도 불립니다.

전송 매체와 링크

• 인터페이스 끼리 링크/연결합니다. 인터페이스를 서로 연결하는 케이블을 전송 매체라고 합니다.

네트워크

• 인터페이스는 경계라는 의미
  • 네트워크 인터페이스는 0,1으로 이루어진 디지털 데이터 또는 전기신호와 같은 물리적 신호의 경계
• PC, 서버 , 네트워크 기기에는 네트워크에 접속하기 위한 인터페이스가 갖추어져있다.
• 인터페이스 끼리 전송 매체 (케이블, 또는 무선 등)으로 연결하고 링크를 구성해서 네트워크를 만든다.
• 인터페이스는 0과 1의 디지털 데이터와 물리적인 신호의 경계다.

LAN의 구축

• 규모의 차이가 있을 뿐, 가정 네트워크든 기업 네트워크든 같습니다.
• LAN을 구축하는 주요기술은 다음 두 가지
  • 이더넷
  • 무선 LAN(Wi-Fi)
• 이더넷 인터페이스를 갖춘 기기의 이더넷 인터페이스끼리 연결해서 LAN을 구축한다.
• 무선 LAN 인터페이스를 갖춘 기기끼리 무선 LAN 링크를 만든다.

네트워크를 설계하는 주요 프로세스

• 요건정의 - 설계 - 구축 - 운용관리

네트워크 구성도

• 논리구성도의 핵심은 몇개의 네트워크가 레이어3 스위치로 연결되는지 파악하기 쉽게 정리
• 물리구성도의 핵심은 어느기기의 어느 인터페이스가 어떠한 캐이블로 배선되는지 파악하기 쉽게 정리하는 것.f

***레이어2 스위치 여러개가 레이어 3스위치에 연결된다.

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3장 네트워크의 공통언어 TCP/IP

TCP/IP

• 기기 사이의 통신규칙이 프로토콜
• 프로토콜의 조합이 네트워크 아키텍처이며 TCP/IP가 대표적임.

TCP/IP의 구조

• 어플리케이션층
  • 어플리케이션에서 다룰 데이터 형식과 절차를 결정한다.
• 트랜스포트층
  • 에플리케이션에 데이터를 할당한다.
• 인터넷층
  • 엔드투엔드 통신을 한다
• 네트워크 인터페이스 층
  • 프로토콜은 자유롭게 선택할 수 있다. 통신 상대와 같은 것을 사용할 필요는 없다.

계층별 설명

• 각 계층에 포함되어있는 프로토콜을 조합해 애플리케이션이 통신한다.

데이터를 전송하는 역할을 하는 계층

네트워크 인터페이스 층

• 역할은 같은 네트워크 안에서 데이터를 전송하는 것
• 기술적인 관점에서 말하자면,
  • 하나의 네트워크는 라우터와 레이어 3스위치로 구획되는 범위
  • , 또는 레이어 스위치로 구성하는 범위

인터넷층

• 네트워크 사이에서 데이터를 전송한다.
• 원격지 네트워크에서 출발후 도착하는 것을 엔드투엔드 통신이라고 부릅니다.
  • IP = 엔드투엔드
  • ICMP 와 ARP 는 IP 를 도와주는 프로토콜

애플리케이션의 동작을 준비하는 계층

트랜스포트 층

• 데이터를 적절한 애플리케이션에 배분하는 것
• TCP는 엔드투엔드의 신뢰성을 확보해주는 기능이 있다.
• 트랜스포트층의 역할은 적절한 애플리케이션으로 데이터를 배분한다.

애플리케이션 층

• 애플리케이션의 기능을 실행하기 위한 데이터의 형식과 처리 절차 등을 결정하는 것입니다.
• 단순 0과 1이 아니라 문자와 이미지 등 인간이 인식할 수 있도록 데이터를 표현합니다. 기본적으로 인간은 애플리케이션을 다루기 때문입니다.
• 애플리케이션층에 포함된 프로토콜은
  • http smtp pop3 dhscp dns등등 많이 있습니다.
  • http 는 브라우저에서 사용된다.
  • smtp와 pop3 는 outlook thunderbird와 같은 전자메일

데이터 송수신 규칙

• TCP/IP에서는 4개의 프로토콜을 조합
• 각 프로토콜에는 각각의 기능을 실현하기 위한 제어정보(헤더)가 필요합니다.
  • 헤더에는 출발지와 도착지 주소가 지정됩니다.

캡슐화

• 각 프로토콜은 데이터 전송시 헤더 추가
• 헤더로 데이터를 포장한다고 보면 된다.

역캡슐화

• 추가된 데이터를 보고 프로토콜의 처리를 하고, 헤더를 제거해 다른 프로토콜에 처리를 넘기는 것

데이터 송신측은 TCP/IP 계층을 위에서부터 아래로 따라가며 각 프로토콜 헤더를 추가한다.

중간점검

• 어플리케이션층 HTTP
• 트랜스포트층 TCP
• 네트워크 인터페이스층 IP
• 이더넷층

데이터 전송 절차

• 0과1로 데이터를 되돌려서
• 각 레이어를 거치며 헤더를 첨부하여
• 전송한다.
• ***수신은 반대

데이터 전송 및 수신 절차

• 전송
  • 네트워크 기기는 신호를 0,1로 변환해서, 각각의 동작을 위한 헤더를 참조해서 데이터를 전송한다.
• 수신
  • 데이터를 수신하는 쪽은 TCP/IP 계층을 아래에서 위로 따라가며 헤더를 참조해 프로토콜을 처리한다.

TCP/IP의 계층과 데이터를 가리키는 명칭의 대응

• 애플리케이션층
  • 메시지
• 트랜스포트층
  • 세그먼트 TCP / 데이터그램UDP
• 인터넷층
  • IP 패킷 또는 IP 데이터 그램
• 네트워크 인터페이스층
  • 프레임

계층과 데이터를 부르는 방법이 엄밀하게 나누어진 것은 아니다.

TCP/IP : 웹브라우저의 통신의 경우

• HTTP 메시지 / HTTP 헤더
• TCP 세그먼트 / TCP 헤더
• IP 패킷 / IP헤더 또는 IP 데이터그램
• 이더넷 프레임 / 이더넷 헤더 + FCS

IP 데이터를 목적지까지 전송한다.

IP

• TCP/IP의 다양한 프로토콜 중에서도 매우 중요한 프로토콜입니다.
• 역할은 특정 PC에서 다른 PC 까지 데이터를 보내는 엔드투엔드 통신을 하는 것.
• 네트워크상의 PC 에서 다른 PC로 전송 ( 같은 네트워크, 다른 네트워크 무관 )
• 보내고 싶은 데이터를 IP패킷 TCP 또는 IP 데이터그램 UDP로 만든다.
• 목적지가 다른 네트워크에 있을때는 경로상에 있는 라우터가 IP 패킷을 라우팅한다.
• IP 헤더에서 가장 중요한 것은 IP 주소.

통신 상대

• IP 주소로 TCP/IP를 사용해 통신할 상대방을 지정한다.
• TCP/IP 통신에서는 반드시 IP주소를 지정해야만 한다.
• IP 주소 표기는 8비트씩 4개로 10진수로 변환하고 ' . ' 으로 구분한다.

목적지

• 유니캐스트는 단 하나의 목적지에 데이터를 전송하는 것
• 브로드캐스트는 같은 네트워크 상의 모든 호스트에 데이터를 전송하는것
• 멀티캐스트는 특정그룹에 포함되는 호스트에 데이터를 전송하는것.

IP주소의 구성

• 크게 나누어 두가지
• TCP/IP 통신의 대부분은 유니캐스트
  • IP 주소는 네트워크부와 호스트부라는 두개의 부분으로 구성
• 브로드캐스트 IP 주소는 255.255.255.255
• 244.0.0.0 ~ 239.255.255.255는 멀티캐스트 IP 주소

서브넷 마크스

• 네트워크부와 호스투부의 구분은 가변적이다.
• 32비트 IP 의 주소
• 서브넷 마스크로 IP 주소의 네트워크부와 호스트부를 구분한다.
• 서브넷 마스크는 32비트로 비트 1이 네트워크부 비트 0이 호스트부를 나타낸다.
  • 1111111111100000....
• 서브넷 마스크 표기는 IP 주소 처럼 8비트씩 10진수로 변환하고 . 으로 구분한다.
  • 255.255.255.0
• 서브넷 마스크 표기에는 / 뒤에 연속한 비트 1의 갯수로 표기하는 prefix표기도 있다.
  • 192.168.3.1/24

물리적인 접속 & 논리적인 접속

• 네트워크에 접속하는 두 단계
• 물리적인 접속
  • LAN 케이블을 삽입하는 등 물리적인 신호를 주고받을 수 있게 하는 것이다.
• 논리적인 접속
  • 이후 논리적인 접속으로 IP 주소 설정도 필요하다 (192.168.1.1/24)
• DHCP 등의 기술로 자동으로 설정하게 하고, 사용자에게 IP 주소 설정을 의식하지 않게 하는 경우가 많습니다.

주소

• IP 주소의 이용 범위에 따라
• 인터넷에서 사용하는 주소와
  • 공인 IP 주소와 인터넷에서 통신하기위해 ( 중복되지않게 관리됨, 인터넷 접속서비스
• 사설 네트워크에서 사용하는 주소로 나누어 진다.
  • 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
  • 172.16.0.0. ~ 172.31.255.255
  • 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

사설 네트워크에서 인터넷으로의 통신

• 인터넷에서는 목적지가 사설주소로된 IP 패킷은 폐기되어 버린다
• 사설 네트워크에서 인터넷으로 통신하기 위해서는 다음과 같이 NAT로 주소를 변환한다.
  1. 사설 네트워크에서 인터넷으로 요청을 전송할 때, 출발지 IP주소를 변환합니다.
  2. 라우터는 나중에 원래대로 되돌리기 위해 변환한 주소의 대응을 NAT테이블에 보존해 둡니다.
  3. 요청에 대한 응답이 라우터로 돌아오면, 목적지 IP 주소를 변환합니다. 이때 NAT 테이블에 보존해 둔 주소의 대응을 이용합니다.

데이터가 목적지에 잘 도착했을까?

• best effort 최선형
  • IP를 이용하는 데이터 전송의 특징을 최선형이라고도 합니다.
  • 데이터를 보내기 위해 최선을 다하겠지만, 안 되도 어쩔 수 없지라는 것이 IP의 특징입니다.

ICMP

• ICMP로 IP에서 정상적으로 데이터를 전송할 수 있는지 확인 가능
• 어떤 이유로 IP 패킷이 폐기되면, ICMp 도달불능 메시지로 출발지에 통보한다.
• ping 커맨드로 지정한 IP 주소와 통신할 수 있는지 확인한다.

주소 해석

• IP 주소와 MAC 주소를 대응시키는 것을 주소 해석이라고 부른다.
• ARP에 의해 자동으로 주소를 해석하고, 목적지 IP 주소에 대응하는 목적지 MAC 주소를 구할 수 있다.

포트번호로 애플리케이션에 할당하기

• 호스트에서 동작하는 애플리케이션에 데이터를 배분하기 위해서는 각각의 애플리케이션을 식별할 수 있어야 합니다.
• 포트번호는 16비트 수치. 0~65535

서버 어플리케이션을 실행하면, 웰노운 포트번호로 클라이언트 애플리케이션의 요청을 기다립니다.

주요 애플리케이션 프로토콜의 웰노운 포트번호

• HTTP 80
• HTTPS 443
• SMTP 25
• POP3 110
• IMAP4 143
• FTP 20/21

포트번호

• TCP헤더에서 중요한 부분
  • 포트번호
  • 시퀀스번호 : TCP를 전송하는 데이터 순서
  • ACK 데이터 바르게 수신 여부 확인.
• 포트번호로 애플리케이션을 식별하고 데이터를 적절한 애플리케이션으로 보내준다.
• 포트번호는TCP 또는 UDP 헤더에 지정된다.
• 0~1023 웰노운 포트번호는 주로 서버 애플리케이션을 식별하기 위해 예약된 포트번호이다.

확실하게 애플리케이션의 데이터를 전송하기

• TCP 를 이용하면, 애플리케이션 프로토콜에는 신뢰성을 확보하기 위한 구조를 넣어둘 필요가 없습니다.
• TCP 에 의한 애플리케이션 간 데이터 전송은 다음과 같이 이루어집니다.
  • TPC 커넥션 맺기
  • 애플리케이션 간 데이터 송수신
  • TCP 커넥션 끊기

TCP의 데이터를 분할하는 기능도 있습니다.

• TCP에서 애플리케이션의 데이터를 분할하는 단위를 MSS(maximum segment size) 라고 함.

이더넷 크기

• 이더넷 헤더 18~20바이트
• 이더넷 헤더제외 1500바이트
  • IP헤더 20
  • TCP헤더 20
  • 1460 애플리케이션 데이터 (maximum segment size)

전송하고 싶은 애플리케이션의 데이터에 TCP 헤더를 추가해 TCP 세그먼트로써 전송한다.

• 필요하면 TCP 로 데이터를 분할한다.
• TCP로 데이터를 분할하는 크기를 MSS라고 한다.

UDP

• TCP와는 다르게 애플리케이션에 데이터를 배분하기만 한다.
• 수신여부확인 안함
• UDP 는 지극히 단순하다.
• TCP 만큼 여분의 처리를 하지 않으므로, 데이터 전송 효율이 좋다는 장점이 있다. 그 반면에 신뢰성이 높지 않다.
• UDP 에는 크기가 큰 데이터를 분할하는 기능도 없습니다.
• UDP는 애플리케이션에 데이터를 배분하기 위해 이용하는 프로토콜
• IP 전화의 음성 데이터와 같은 실시간 데이터 전송을 할 때 UDP를 이용한다.

DNS

• 네트워크의 전화번호부
• 호스트이름에 대응하는 IP 주소를 자동으로 구하는 것
• TCP/IP로 통신할 때에는 반드시 IP 주소를 지정해야만 한다. IP 주소로는 이해하기 어려우므로 호스트명을 이용해서 통신 상대를 지정하는 경우가 많다. 호스트명에서 IP주소를 구하는 것은 이름해석이라고 부르고
  DNS를 이용하는 경우가 대부분이다.
• DNS 서버에 호스트명과 IP 주소등의 리소스 레코드를 등록해 둔다.
• DNS 서버에 질의하는 기능을 DNS리솔버라고 부른다.
• DNS 서버로 아이피 주소를 질의할 때는 루트에서부터 질의를 반복한다.

DHCP

• TPC/IP 설정을 자동화
• 설정항목은 다음과 같다.
  • IP주소 / 서브넷 마스크
  • 기본 게이트웨이의 IP주소
  • DNS 서버의 IP 주소

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4장 웹사이트의 동작 원리

웹사이트

• 웹브라우저와 애플리케이션 사이의 웹페이지 파일 전송이 한 번으로 끝나는 것은 아닙니다.
• 프로토콜의 조합은 웹브라우저도 웹서버 어플리케이션도 모두 같습니다.
• 웹사이트는 서버 애플리케이션에서 공개하는 웹페이지의 집합이다.
• 웹페이지는 HTML 파일로 만들어지는 경우가 많다.
• 웹사이트를 본다는 것은 웹브라우저와 웹서버 애플리케이션 사이에서 웹페이지 파일을 전송하는 것이다.

웹페이지 만들기

• HTML
  • HTML파일을 작성하기위해 HTML을 이용한다.
  • HTML 태그로 문서의 구조나 링크, 외관을 결정할 수 있다.
• 스타일시트
  • 웹페이지를 보기좋게 꾸민다.
  • 스타일 시트로 웹페이지의 디자인을 지정할 수 있다.
  • 스타일 시트를 이용하면 웹페이지의 디자인을 간편하게 변경할 수 있다.

웹사이트의 주소

• 지금까지 설명한 것처럼 웹사이트는 HTML파일로 작성한 웹페이지의 집합입니다.
• 전송받고 싶은 웹페이지를 지정하는 것이 웹사이트의 주소입니다.
• URL Uniform resource locator / 정식적으로는 Identifier인 URI지만....
• URL 구성
  • 스킴://호스트명/경로명
  • EX) http://mybestwebsite.com/index.html
• 스킴 :
  • 웹브라우저가 웹서버의 데이터에 접속하기 위한 프로토콜을 나타냄. 보통은 http / https / ftp 등을 이용하기도 한다.
• 호스트명
• 경로명
  • 호스트명 뒷부분이 웹서버 어디에 목적으로 하는 파일이 있는지 나타내는 경로

웹사이트에 파일을 요청한다.

• HTTP 파일 전송은 HTTP 요청과 HTTP 리스폰스를 주고받으면서 이루어집니다.
  • 웹브라우저와 웹서버 어플리케이션은 HTTP를 이용해 웹페이지 파일을 전송한다.
  • HTTP 통신 전에 웹브라우저와 웹서버 애플리케이션은 TCP 커넥션을 맺는다.
  • http 리퀘스트로 웹브라우저에서 웹서버 애플리케이션으로 파일을 요청한다.
• http의 구성
  • 리퀘스트라인
    • [메소드] [URI] [버전]
    • GET /sotware/http/ciss/index.html HTTP/1.1
• 메시지헤더
• 공백라인
• 엔티티바디

웹사이트의 파일을 전송한다.

• 리스폰스라인
  • 버전 상태코드 설명문
  • HTTP/1.1 200 OK
• 메시지해더
• 공백라인
• 엔티티바디

리퀘스트 리스폰스

• http리퀘스트에 대해 http리스폰스로 응답한다.
• http리스폰스에는 전송해야하는 파일이 포함된다
• 파일크기가 크면 tcp에 의해 분할된다.

쿠키

• 웹사이트 접속 기록을 기억해 둔다.
• 상황에 따라 웹페이지의 내용을 커스터마이징하고 싶을때에는 http쿠키를 이용합니다.
• 쿠키를 이용함으로써, 웹서버는 사용자의 로그인 정보나 사이트 내 웹페이지 열람 이력을 관리할 수 있습니다.
• http 쿠키는 웹서버 애플리케이션이 웹브라우저에 특정정보를 저장해 두는 기술이다.

프록시 서버

• 웹사이트 접속을 대행한다.
• 웹서버에서 보면 접속하는 것은 프록시 서버이고, 원래 클라이언트는 알 수 없게 된다.
• 직원이 보는 웹사이트를 확인한다.
• 기업 네트워크 관리자로써 프록시서버를 도입하는 주된 목적은 아래와 같다.
  • 접속하는 웹사이트를 확인한다
  • 부정한 웹사이트 접속을 제한한다.

웹 애플리케이션

• 웹브라우저는 웹서핑만 하는게 아니다.
• 웹 애플리케이션은 웹브라우저를 유저 인터페이스로 이용하는 애플리케이션이다.
• 클라이언트 PC 전용 애플리케이션 설치나 업데이트 등이 필요없어진다.

프록시 서버

• 이용할 때는 프록시 서버의 IP 주소와 포트 번호를 설정합니다.
• 웹서버에는 웹서버 애플리케이션이 필요합니다.
• 주요 웹서버 애플리케이션으로는 아파치 탐캣이나 Microsoft IIS

웹 접속

• 웹 접속의 대전제는 TCP/IP 설정이 바르게 되어있는 것이다.
• 이용하는 애플리케이션은 웹 브라우저와 웹서버 애플리케이션이다.
• 이용하는 프로토콜은 HTTP/TCP/IP 의 조합이다. 그밖에도 DNS 와 ARP 도 필요하다

웹사이트를 보는 흐름

• TCP 에서 복수로 분할된 웹페이지의 파일을 조립하여 웹브라우저에 그 내용을 표시하면, 사용자는 웹사이트를 볼 수 있게 됩니다.
• 웹사이트를 볼때는 DNS 의 이름 해석과 ARP 의 주소해석기능이 동작한다.
• 웹사이트를 보는 흐름
  1. 웹브라우저에서 URL입력
  2. 웹서버의 IP주소를 해석
  3. TCP커넥션 확립
  4. HTTP 리퀘스트 전송과 HTTP 리스폰스 전송

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5장 이더넷과 무선 인터넷

네트워크

• 같은 네트워크 내에서 전송하는 프로토콜로 자주 이용하는 것이 이더넷과 무선 LAN(wifi)입니다.
• 네트워크의 기본적인 구성은
  • 레이어 2 스위치로 하나의 네트워크를 구성하고,
  • 라우터 또는 레이어 3 스위치로 각 네트워크를 서로 연결하는 것입니다.
• PC에서 서버로 가는 데이터
  • 우선 PC와 같은 네트워크 상에 있는 라우터로 전송합니다.
  • 다른 네트워크로의 통신은 같은 네트워크 내에서 데이터 전송을 반복해간다.

이더넷

• 데이터를 전송한다
• 레이어 2 스위치는 이더넷으로 전송하는 데이터에 전혀 변경을 가하지 않는다
• 이더넷 인터페이스가 있는 기기끼리 연결해서, 이더넷 링크를 만들면 유선 네트워크가 됩니다.
• 이더넷은 TCP/IP의 네트워크 인터페이스 층에 있는 프로토콜
• 이더넷은 같은 네트워크 내의 이더넷 인터페이스 사이에서 데이터를 전송하기 위한 프로토콜

이더넷의 규격

• 예시) 1000BASE-T
  • 1000mbps 1Gbps 전송 속도의 이더넷규격
  • BASE는 밴드방식

MAC 주소

• 이더넷 인터페이스를 특정하기 위한 48비트 주소입니다.
  • 24oui / 24시리얼넘버
• 시리얼 넘버는 각 벤더가 할당.
• mac주소는 이더넷 인터페이스에 미리 할당되어 있어, 기본적으로 변경할 수 없는 주소.
• 물리 주소나 하드웨어 주소라고 부르는 경우도 있습니다.

MAC 주소의 표기

• MAC 주소는 16진수로 표기합니다. 16진수이므로 09 및 AF의 조합으로 나타냅니다.
  • 1바이트씩 ' - ' 또는 ' : ' 로 구분
  • 2바이트씩 ' . ' 으로 구분

일반적인 인터페이스와 케이블은?

• 널리 이용되는 이더넷 규격은 RJ-45 인터페이스와 UTP 케이블입니다.
• UTP 케이블은 품질에 따라 카테고리가 나뉩니다.

데이터 형식

• 이더넷으로 전송하고 싶은 데이터에 이더넷 헤더와 FCS를 추가해 이더넷 프레임을 만든다.
• 이더넷 헤더 안에 MAC 주소를 지정해서, 어느 인터페이스에서 어느 인터페이스로 전송하는 데이터 인지 나타낸다.

이더넷 프레임 구성 (바이트)

• 6 목적지 MAC 주소
• 6 출발지 MAC 주소
• 2 타입코드
• 1500 데이터 MTU / maximum transmission unit
• 4바이트 FCS
• 최대크기는 64~1518

토폴로지

• 토폴로지란? 네트워크의 연결 형태
• 접속형태
  • 버스형, 스타형, 링형
• 초기 이더넷은 버스형.
  • 버스형 토폴로지는 하나의 전송매체를 복수의 기기가 공유합니다.
• 현재는 스타형 토폴로지로 옮겨가고 있습니다.
  • 레이어 2 스위치를 중심으로 하는

데이터 전송 타이밍 제어

• 초기의 버스형 토폴로지
  • 버스형 토폴로지에서는 어떤 순간에 데이터를 전송할 수 있는 것은 단 한대 뿐입니다.
  • 빠른 쪽이 이기는 제어한다. == CSMA/CD
• 현재 이더넷에서는 CSMA /CD가 따로 필요 없어짐.

이더넷 네트워크

• 레이어2 스위치를 여러 대 연결해서 하나의 네트워크를 구성한다.
• 레이어2 스위치는 네트워크의 입구 역할도 한다.
• 이더넷 프레임을 전송하기 위해, 이더넷 헤더의 MAC 주소를 확인할 뿐입니다.

레이어 2 스위치

• 데이터 전송의 개요
  • 수신한 이더넷 프레임의 출발지 MAC 주소를 MAC 주소 테이블에 등록, 계속 등록한다.
  • 레이어 스위치는 MAC주소를 MAC 주소 테이블에 계속 등록하면서 이더넷 프레임을 전송해 갑니다.
  • 레이어2 스위치는 설정없이 동작한다.
  • 레이어2 스위치는 수신한 이더넷 프레임의 출발지 MAC 주소를 MAC 주소 테이블에 등록한다.
• 설명
  • 레이어2 스위치의 이더넷 프레임임은 모르면 일단 전송해 둔다. 라는 식으로 조금 무책임하게 동작합니다.
  • MAC 주소 테이블에 등록되어있지 않은 MAC 주소가 목적지로 되어있는 Unknown 유니캐스트 프레임이라고 부릅니다.
  • 복수의 레이어 2스위치가 있어도, 각각의 레이어 2스위치는 같은 방식으로 동작한다.
  • 레이어 2스위치는 수신한 이더넷 프레임의 출발지를 계속 기억하면서 같은 네트워크 내의 이더넷 인터페이스로 전송한다.
• 데이터 송수신
  • 전이중통신데이터 : 송수신을 동시에 할 수 있습니다.
  • 반이중통신 : 송신 수신을 전환하면서 처리합니다.
  • 현재 이더넷에서는 전이중 통신을 할 수 있다.

레이어 2 스위치의 동작

• 통신은 양방향이다.
• 반환되는 이더넷 프레임은 원래 프레임의 목적지와 출발지 MAC 주소가 교체된 주소가 된다.

MAC 주소 테이블 관리

• 하나의 포트에 꼭 하나의 MAC 주소인 것은 아니다.
• MAC 주소 테이블에 등록되는 정보는 보통 5분정도의 제한시간이 있다.

무선 LAN

• 무선랜 에서는 케이블 배선없이 간편하게 네트워크를 만들 수 있다.
• 구성
  • 무선 LAN 액세스 포인트와 액세스 포인트에 신호를 보내는 무선 LAN 클라이언트로 구성한다.
• 접속
  • 무선 LAN 액세스 포인트는 유선 이더넷에도 접속한다.
• 규격
  • 무선LAN 규격의 커다란차이는 이용하는 주파수 대역입니다.
  • 무선 랜은 주로 이용하는 전파의 주파수대와 데이터를 전파에 싣는 방식에 따라서 여러가지 규격이 있다.
• 와이파이
  • 협회이름으로 원래 무선랜기기 간 상호접속을 보증하고자 사용했지만, 현재는 무선랜 자체를 가리키는 용어가 됬다.
• 연결
  • 무선 랜으로 통신하려면 무선 랜 액세스 포인트에 어소시에이션 한다.
• 어소시에이션
  • SSID( serveice set identifier )를 지정한다.
  • SSID란 논리적 그룹을 식별하는 식별정보
  • 미리 무선 LAN 액세스 포인트에는 최대 32문자의 문자열로 SSID를 지정해 둡니다.
  • 한 대의 액세스 포인트에 복수의 SSID를 설정할 수도 있습니다.
  • 또한 복수의 액세스 포인트에 대해 같은 SSID를 설정할 수도 있습니다.

속도

• 무선 랜에서 충돌이 발생하지 않게하고, 전파를 돌려쓰도록 제어하고자 CSMA/CA를 이용한다.
• 그래서 무선 LAN 은 규격에서 정한 속도대로 통신할 수 있는 경우가 거의 없습니다.
• 스루풋
  • 우리가 보통 애플리케이션을 이용할 때의 실직적인 통신속도를 실효속도나 스루풋 이라고 부른다.
  • 스루풋은 규격상 전송속도의 절반정도로 생각하면 된다.

무선랜의 보안

• 무선랜 보안의 핵심은 인증과 암호화
• WPA2 일반적인 무선 랜의 보안 규격
• 무선랜의 보안을 제대로 확보하는 것이 중요

CSMA/CA 제어

• 순서
  • 전파가 이용 중인지 확인한다.
  • 랜덤시간 대기
  • 데이터 송신

전파가 비어있다고 판단하고 나서 다시 랜덤시간 대기함으로써 충돌발생을 회피한다.

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6장 라우팅

외부 네트워크로 데이터를 보내기

• 우선 네트워크를 서로 연결하는 라우터로 전송해야 합니다.
• 라우터가 전송할 대상이 되는 데이터는 IP 패킷입니다.
  • IP 패킷은 TCP /IP계층에서는 인터넷층에 속합니다.
• 라우터를 통과하며 다음이 변경된다.
  • IP 패킷의 이더넷헤더
  • FCS
  • IP 헤더의 목적지와 출발지의 IP주
  • TTL
  • 헤더 체크섬
• 데이터의 목적지가 어느 네트워크에 접속되어 있는지 판단해 다음 라우터로 전송한다.

라우터에서 네트워크 연결에 필요한 주소 설정

• 라우터에는 복수의 인터페이스가 준비되어 있으므로, 물리적인 배선과 IP 주소 설정을 각각 할 필요가 있습니다.
• 서로 연결된 네트워크 사이에서 라우터는 데이터(IP패킷)을 전송합니다.
• 라우터로 네트워크끼리 서로 접속한다.
• 네트워크를 접속하기 위해서는 라우터의 인터페이스에 IP 주소를 설정한다.

데이터의 전송처를 결정한다.

• 라우팅 대상의 IP 패킷은 다음과 같은 주소의 패킷
  • 목적지 레이어2 주소 : 라우터
  • 목적지 IP 주소 : 라우터 이외
• 목적지 IP 주소로 라우팅 테이블의 경로를 검색

다음 라우터로 데이터를 전송한다.

*ARP 는 IP 주소로 MAC 주소를 구하는 프로토콜입니다.

• 라우터에서 NAT으로 IP주소를 변환할 때는 IP 주소가 바뀌지만 단순히 라우팅할 때에는 IP 주소는 달라지지 않습니다.
• 넥스트 홉으로 전송하기 위해 새로운 헤더를 추가한다.
• 이더넷에서는 자동으로 ARP 을 실행해 넥스트홉의 MAC주소를 구한다. ( Media Access Control )

최종 주소 확인

• 라우팅 처리는 라우터마다 하고, 최종적인 목적지에 직접 접속된 라우터까지 IP 패킷이 전송되어 간다.

최종 목적지로 데이터를 보낸다.

• 최종목적지인 호스트2로 IP 패킷을 전송하려면 호스트2의 MAC 주소가 필요합니다. == ARP를 실행.
• 마지막 라우터는 IP 패킷의 목적지 IP 주소의 MAC주소를 ARP로 질의해 IP패킷을 전송한다.
• **통신은 양방향이라는 것을 잊지마세요

라우터가 인식하는 네트워크 정보

• 라우팅 테이블에 등록된 네트워크 정보를 루트 정보나 경로 정보라고 부릅니다.
• 경로 정보의 내용 중에서 중요한 것은
  • 목적지의 네트워크주소/서브넷 마스크와
  • 넥스트홉 주소입니다.
• 이웃 라우터까지만 알고 있으면 된다.
  • 라우팅 테이블 상에서 인식할 수 없는 네트워크로 가는 IP 패킷은 모두 폐기됩니다.
• 라우팅 테이블에서 어떤 네트워크로 IP 패킷을 전송하려면 다음에 어느 라우터로 전송해야 하는지 경로가 등록되어 있어야한다.

라우팅 테이블의 가장 기본적인 정보

• 라우팅 테이블에 경로 정보를 등록하는 방법은 세가지
  • 직접 접속
    • 인터페이스에 IP 주소를 설정하면 직접 접속된 경로 정보가 라우팅 테이블에 등록된다.
  • 스태틱 라우팅
  • 라우팅 프로토콜

직접 접속되지 않은 경로 정보를 등록하는 방법

• 원격 네트워크의 경로 정보를 등록하는 방법은 두 가지다.
  • 스태틱 라우팅
    • 스태틱 라우팅은 네트워크 주소/서브넷 마스크와 넥스트 홉 주소를 커맨드 입력해서 등록한다.
  • 라우팅 프로토콜
    • 라우팅 프로토콜은 라우터끼리 정보를 교환해 정보를 등록한다.

수많은 라우팅 정보들....

• 경로요약
  • 경로 정보를 모아서 등록
  • 경료 요약으로 복수의 네트워크 주소를 하나로 모아 라우팅 테이블에 등록한다
  • 경로 요약을 시행하면, 라우팅 테이블을 깔끔하게 정리할 수 있다.
• 경로정보를 최대한으로 줄이는 방법
  • 디폴트 경로는 0.0.0.0/0으로 나타내는 모든 네트워크를 집약한 궁극의 집약 경로
  • 인터넷으로 라우팅하기 위한 경로 정보로서 디폴트 경로를 이용하는 경우가 많다.

레이어 3 스위치

• 라우터와 레이어2 스위치의 기능을 가진 데이터 전송기기
• 같은 네트워크에서 데이터를 전송할때는 레이어 2 스위치
• 다른 네트워크 간에 데이터를 전송할 때는 라우터처럼 전송한다.

네트워크를 분할.

• VLAN 으로 레이어2 스위치에서 네트워크를 분할할 수 있다.
• 같은 VLAN에 할당된 포트 사이에서만 이더넷 프레임을 전송한다.
• VLAN을 사용하는 이유
  • VLAN은 레이어2 스위치를 분할한다.
  • 분할한 VLAN의 스위치가 될 포트는 설정하기 나름으로 자유롭게 결정할 수 있습니다.
  • VLAN 으로 레이어 2 스위치를 가상으로 네트워크를 분할할 수 있다.
  • VLAN 으로 분할된 레이어2 스위치끼리는 연결되어 있지 않으므로, VLAN이 다르면 통신할 수 없다.
  • 복수의 접속선을 한 줄로 깔끔하게 정리한다.
  • 복수의 스위치로 VLAN을 구성할 때 스위치 간의 접속을 태그 VLAN 포트 하나로 정리할 수 있다.
• 태그 VLAN 포트에서 다루는 이더넷 프레임에는 VLAN 태그가 추가된다.

기기 추가나 배선을 변경하지 않고 네트워크를 바꾸기

• 태그 VLAN 포트는 하나의 포트를 VLAN별로 분할해서 사용할 수 있게 한다.
• VLAN 설정에 따라서 네트워크를 어떻게 분할할지 자유롭게 결정할 수 있다.

분할한 네트워크끼리 연결하는 방법

• VLAN 간 라우팅을 실현하려면 라우터 또는 레이어3 스위치가 필요합니다.
• 덧붙여, 라우터 보다는 레이어3 스위치를 이용하는 편이 효율적으로 VLAN 간 라우팅을 할 수 있습니다.
• IP 주소를 설정해야 VLAN(네트워크가) 연결 됩니다.
• 레이어3 스위치에 IP주소를 설정해서 VLAN 을 연결하
  • 레이어3 스위치 내부의 가상 인터페이스에 IP 주소를 설정
  • 레이어3 스위치의 포트자체에 IP 주소를 설정.

PC에도 라우팅 테이블이 있다.

• PC와 서버에서도 라우팅 테이블에 따라 IP 패킷을 전송한다.
• IP 주소를 설정함으로써 PC의 라우팅 테이블에 직접 접속된 경로 정보가 등록된다.
• 기본 게이트웨이의 IP주소를 설정함으로써, PC의 라우팅 테이블에 모든 네트워크를 집약한 디폴트 경로가 등록된다.

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7장 인증

인증

• 인증을 통해 정식 사용자 이외에는 네트워크나 시스템에 접근할 수 없게 합니다
• 접속하는 사용자와 기기를 제한하는 3가지 방법 (주요인증요소)
  • 사용자만 아는 정보
  • 사용자만 가진 물건
  • 사용자의 신체적특징(바이오메트릭스)

암호화

• 데이터 도청을 방지하는 기술
• 인터넷 상에서 데이터가 전송될 때에 도청될 위험이 커지므로, 데이터 암호화가 필요하다.
• 키워드 : 평문 / 암호키 / 암호화 / 복호/ 암호화 알고리즘

공동키

• 키하나로 데이터를 관리한다.
• 공통키 암호 방식
  • 대칭키 암호방식과 비밀키 암호방식 등으로 불립니다.
  • 키배송문제, 암호가 해독될 위험도 있고 규칙성에서 암호가 해독될 위험이 있다.
• 공통 암호 방식의 알고리즘 AES / 3DES

비대칭 암호화

• 공개키, 비밀키 2개의 키로 데이터를 관리한다.
• 암호화와 복호에 다른키를 사용한다.
• 공캐기 암호 방식은 암호화와 복호에 다른 키를 이용한다.
• 공개키로 암호화 했으면 비밀키로만 복호 할 수 있다.
• 암호화된 데이터로 암호화한 상대를 특정한다.
  • 비밀키로 암호화한 경우, 공개키로만 복호할 수 있다.
  • 어떤 사용자의 공개키로 암호 데이터를 복호할 수 있다면, 그 사용자는 비밀키를 가진 사용자 자신임을 확실히 알 수 있다.

디지털 서명

• 디지털 서명으로 데이터를 보낸 곳과 변조 여부를 확인할 수 있다.
• 디지털 서명은 데이터의 해시값을 비밀키로 암호화한 것

PKI

• 암호화에 사용할 공개키는 진짜인가를 알려면?
• 악의를 가진 제 3자가 수신자가 되어, 공개키를 공개할 가능성이 있다.
• 공개키가 진짜임을 보증하는 디지털 인증서로 공개키 암호 방식을 안전하게 이용할수 있게 하는 인프라를 PKI라고 한다.
• 디지털 인증서를 발행하는 신뢰할 수 있는 제3자 기관을 CA라고 한다.
• 디지털 인증서에는 CA가 보증하는 진짜 공개키가 포함되어있다.

SSL

• SSL에서는 디지털 인증서로 통신 상대방이 위조되지 않은 진짜인지 확인한다.
• 디지털 인증서에 포함되는 공개키를 이용해서 공통키를 안전하게 배송한다.
• 데이터는 공통키 암호 방식으로 암호화한다.

VPN 거점간 통신을 저비용으로 안전하게 수행한다

• 인터넷을 사설 네트워크인 것처럼 다루는 기술이 인터넷 VPN
• 인터넷 VPN 에서는 거점간 라우터를 가상으로 연결한다
• 거점간 데이터는 터널을 경유하도록 해서 암호화도 한다.
• 터널링
  • 거점 LAN 라우터 사이를 가상으로 연결한다.
  • 거점간의 통신은 터널을 경유하도록 라우팅한다.
  • 일반 인터넷으로 보내는 데이터는 암호화하지 않은 채 그대로 전송합니다.

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마치며...

저는 김주혁이라고 합니다.
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