루핑(Looping)

프레임이 네트워크 상에서 무한정으로 돌기 때문에 네트워크가 기다리기만 할 뿐 데이터 전송은 불가능해지는 상태

1. 호스트 A가 브로드캐스트 패킷을 보낸다

2.양쪽 브리지(스위치)로 전달이 된다(이더넷 특성상 같은 세그먼트에 있는 모든 네트워크 장비에 브로드캐스트가 전달됨)

3.두 개의 브리지는 패킷을 분석한다.

4.브로드 캐스트 패킷이란걸 알아낸 브리지는 Flooding 하게된다(브리지 테이블에 없거나,멀티캐스트 주소이거나, 브로드캐스트 주소인 경우)

5.상대방쪽 세그먼트로 브로드캐스트 패킷이 보내진다. (=양쪽 브리지의 아래쪽 포트로 전달되고 이 패킷 역시 브리지 특성에 따라 다시 위로 전달된다~> 무한반복 뻉뻉뻉뻉~~~)

6. CSMA/CD의 특성으로  한 세그먼트 안에서 한 순간 오직 하나만 통신이 가능하므로  손쓸 수 없는 상황이 발생한다.

이러한 것을 막아주기 위해 나온 알고리즘이 '스패닝 트리 알고리즘(spanning tree algorithm)'

스패닝 트리 알고리즘(spanning tree algorithm)

-스위치나 브리지에서 발생할 수 있는 루핑을 미리 막기 위해 두 개 이상의 경로가 발생하면 하나를 제외하고 나머지 경로들을 자동으로 막아두었다가 만약 기존 경로에 문제가 생기면 막아놓은 경로를 풀어서 데이터를 전송하는 알고리즘.

폴트 톨러런스(Fault tolerant)

-네트워크 상에 어떤 문제가 발생할 때를 대비하여 미리 장애 대비를 해놓는것(장애 대비책)

-ex.라우터를 두대를 놓는다( 하나가 죽으면 하나가 살아나는 방식)

로드 밸런싱(Load balancing)

-로드를 분산하는 것

-ex. 인터넷 회선 하나를 이용한 인터넷 접속 대신 인터넷 회선을 두 개 사용하는 것. 이렇게 되면 데이터들이 두 라인중 하나를 선택해서 이용하기 때문에 로드가 분산되는 효과를 얻을 수 있다

-즉, 속도가 2배!

~> 대부분의 로드 밸런싱은 폴트 톨러런스가 가능하다. 하지만 폴트 톨러런스의 경우 로드 밸런싱이 되지않는 경우도 존재한다.

브리지 -> 스위치 

 콜레전 도메인을 나누어 줄 수 있는 장비(브리지에서 스위치로 진화한 것이기 때문에 스위치의 모든 기능은 브리지를 바탕으로 한다)

ex. 1번 포트에 연결된 PC가 2번 포트에 연결된 PC와 데이터를 주고받는 동안에도 3번포트에 연결된 PC와 4번 포트에 연결된 PC가 서로 데이터를 주고받을 수 있게 되는 장비.

~>'포트별로 콜리전 도메인이 나눠져 있다'

허브와 스위치의 차이

허브

- 한 번에 한 노드만이 보낼 수 있다

-일반적으로 스위치에 비해 데이터 처리 속도가 빠르다.

스위치

- 여러 개의 노드에서 동시 통신이 가능하다.    

-허브에 비해 기능이 우수하지만 가격이 비싸다.

결론 : 상황에 따라서 허브와 스위치를 적당히 골라 쓰자.

(네트워크의 트래픽이나 용도에 따라 달라짐, 하지만 스위치의 가격이 많이 내려서 요즘은 브리지대신 스위치를 쓰는 추세)

브리지

-허브의 경우 연결된 PC들 중 두 PC만 통신이 가능하다(CSMA/CD)

-콜리전 도메인을 나눠주기 위해 사용

-따라서, 허브로 만들어진 콜리전 도메인 사이를 반으로 나누고 중간에 다리를 놓는 격(브리지 테이블을 보면서)

브리지와 스위치의 기능

-Learning

-Flooding: 모르면 들어온 포트를 제외한 다른 모든 포트로 뿌린다

-Forwarding:해당 포트로 건네준다

-Filtering

-Aging

Learning

-맥 어드레의 출발지를 기억한다.

-자신의 포트에 연결된 "A"라는 PC가 통신을 위해서 '프레임'을 내보내면 그때 이 PC의 맥 어드레스를 읽어서 자신의 맥 어드레스 테이블(=브리지 테이블)에 저장해 놓는다

- 나중에 어떤 PC가 "A"에게 통신을 할 경우에는 자신의 브리지 테이블을 참조하여 막을것인지 보낼 것인지를 결정한다.

Flooding

-주소가 만약 브리지 테이블에 없는 주소라면(보내줘야 할지 말아야할지를 모른다면) 그냥 나머지 포트로 뿌려준다.

-브로드 캐스트나 멀티캐스트의 경우에도 발생한다.

Forwarding

-브리지가 목적지의 맥 어드레스를 자신의 브리지 테이블에 가지고 있고, 이 목적지가 출발지의 목적지와 다른 세그먼트에 존재하는 경우 발생(목적지를 알고있는 경우)

-오직 해당 포트쪽으로만 프레임을 뿌려준다

Filtering 

-브리지가 목적지의 맥 어드레스를 알고 있고, 출발지와 목적지가 같은 세그먼트 상에 있는 경우 발생(브리지를 건너가지 않아도 통신이 가능하기 때문에 막아버린다)

Aging

-브리지는 브리지라는 테이블에 맥 어드레스를 저장해 두는데, 이 것은 평생 저장되는 것이 아닌 일시적인 것이다

-Aging이란 여기서 지워지는 시간(타이머)를 말한다.

-보통 300초가 지나도록 더이 상 추발지 주소를 가진 프레임이 들어오지 않으면 브리지 테이블에서 삭제하게 된다.

브리지와 스위치의 차이

-Store-and-forward : 일단 들어오는 프레임을 전부 받아들인 다음 처리를 시작하는 방식. 모두 받아들이고 난 뒤 프레임이 제대로 들어왔는지, 에러가 없는지, 출발지 주소, 목적지 주소를 파악해 처리해주는 방식. 여기서 에러가 발견되면 브리지나 스위치는 프레임을 버리고 재전송을 요구하기 때문에 에러 복구능력이 뛰어나다. (회선 상 에러, 출발지 목적지의 전송매체가 다른 경우 자주 사용하는 방식)

-cut-thorough : 들어오는 프레임의 목적지 주소만을 본 다음 바로 전송 처리를 시작하는 방식. 위 방식과는 달리 프레임이 다 들어오기를 기다리지 않고 앞에 들어오는 목적지 주소만들 본 다음 바로 목적지로 전송하기 때문에 처음 48 비트만을 보게된다.(장점 : 빠르다 단점: 오류 처리에 한계가 있다)

-Fragment-free : 위의 두 방식을 결합한 방식.

~> 스위치의 경우 cut-thorough 방식 또는 store-and-forward 방식을 사용하는데 브리지는 오로지 store-and-forward 방식을 사용한다.

NIC(Network Interface Card,랜카드)

-유저의 데이터를 케이블에 실어서 허브나 스위치, 라우터 등으로 전달해주고 자신에게 온 데이터를 CPU에게 전달해주는 역할.

-어떤 환경에서 사용하는가에 따라 이더넷용 랜카드, 토큰링용, FDDI, ATM 용 등으로 구분한다.(대부분은 이더넷 랜카드사용)

-PC에 맞는걸 사야함.

- 시작\제어판\시스템\하드웨어\장치관리자 에서 확인가능

PC의 버스 방식

-PCI(현재 가장 많이 사용)

-ISA(아이사)

-EISA(Enhanced ISA)

허브(멀티포트, 리피터)

-랜카드가 설치된 각각의 PC들은 케이블을 타고 허브에 연결된다. 

-허브에 연결된 PC끼리는 서로 통신이 가능하다.

-이더넷용,토큰링용으로 나뉘고

-속도에 따라 그냥 허브(10Mbps)와 패스트(100Mbps)가 존재한다

-아무런 세팅이 없어도 통신에 지장이 없음

-리피터: 한 포트로 들어온 데이터를 나머지 모든 포트로 뿌려준다.

-인텔리전트(Inteligent) 허브 , 더미(dummy) 허브, Seminteligent 허브

허브의 구멍이 8개인데 8개이상의 PC를 연결하려면 어떻게 해야할까?

1. 구멍이 많은 다른 허브를 구매한다

2. 허브 두개를 서로 연결한다(마치 한대처럼 사용이 가능하긴 하나 제약이 많이 따른다.)

허브의 한계

한 순간에 한 PC만이 네트워크 상에서 데이터를 실어보낼 수 있기 때문에 많은 컴퓨터들이 허브를 사용하기에는 무리가 있다.

인텔리전트(Inteligent) 허브

-지능형 허브

- NMS(Network Management System)이 가능하여  허브 안의 모든 데이터를 분석할 수 있을 뿐 아니라 제어도 가능

-Auto Partition: 문제의 PC가 연결된 포트를 찾아내어 자동으로 Isolation(고립) 시킨다. 분리된 포트는 허브에서 램프로 표시되기 때문에 바로 어떤 PC인지 알게 되어 조치가 가능.~> 요즘은 더미 허브에도 이 기능이 존재한다.

Seminteligent 허브

-혼자 있을 때는 더미 허브

-인텔리전트 허브와 연결하면 인텔리전트 허브가 된다.

Stackable(스택 가능) 장비 , Standalone(단독형) 장비

단독형 장비를 쌓아놓고 사용해도 되지만 스택가능 장비의 경우 '백플레인(Backplane:장비 간에 데이터 전송을 위해 연결된 일종의 고속도로)'이 훨씬 빨라지고 연결된 장비 중에 하나가 고장이 나도 다른 장비에 영향을 주지 않는등의 많은 장점이 존재한다.또한, NMS를 이용한 관리시에도 전체 스택 장비들을 마치 한 대의 장비처럼(IP 주소하나로) 관리할 수 있다.

OSI(Open Systems Interconnection)

-Application Layer

-Presentation Layer

-Session Layer

-Transport Layer

-Network Layer

-Data Link Layer

-Physical Layer

이렇게 나누는 이유 

1. 데이터의 흐름이 한눈에 보인다. 즉, 어떻게 데이터가 날아가는지 보기 쉽다

2. 문제 해결하기가 편리하다.

3. 계층을 7개로 나누고 각 층별로 표준화를 하니 여러 회사 장비를 써도 네트워크가 이상 없이 돌아간다.

물리계층(Physical Layer)

주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송하게 된다. 이 계층에서 사용되는 통신 단위는 '비트'이며 1과 0으로 나타내 지는, 즉 전기적으로 ON, OFF상태로 표기한다. (ex. 리피터, 허브, 케이블)

데이터 링크 계층(Data Link Layer)

피지컬 레이어를 통하여 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 전달을 수행할 수 있도록 도와주는 역할. 따라서 통신에서의 오류도 발견해주고 재전송도 하는 기능, 뿐만아니라 맥 어드레스를 가지고 통신할 수 있게 해준다.(단위: 프레임 ,   ex. 브리지, 스위치)

네트워크 계층(Network Layer)

데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 것이 목표인 계층. 이것을 '라우팅'이라고 한다. 따라서 경로를 선택하고 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달해 주는 것이 이 계층의 역할이다. 라우터가 이 계층에 속하며, 요즘 스위치 중에서도 라우팅 기능을 수행하는 스위치도 나오고있는 추세(Layer 3 스위치)

프로토콜

규약, 협약, 컴퓨터 끼리 이 프로토콜을 가지고 통신을 하게 되는데 서로 같은 프로토콜 이여야만 통신이 가능하다.즉, 인터넷을 사용하기 위해서는 모든 PC가 TCP/IP라는 프로토콜을 사용한다.

-"컴퓨터끼리 서로 통신하기 위해서 꼭 필요한 서로간의 통신 규약 또는 통신 방식에 대한 약속"

유니캐스트(Unicast)

우리가 랜에서 통신을 한다 가정할 때 데이터를 보내고자 하는 PC의 맥 어드레스가 '00-60-80-AA-BB-CC'라 가정하고 , 목적지가 '00-60-80-DD-EE-FF'라 전제를 깔고 예를 들어보면,

통신을 위해서는 전송되는 프레임 안에 항상 출발지와 목적지의 주소, 즉, 맥 어드레스가 들어있어야 한다는 것을 명심해야한다.

따라서 우리는 프레임 안에 출발지는 '00-60-80-AA-BB-CC' , 목적지를 '00-60-80-DD-EE-FF'라 써넣어야 하는데 이 방식이 바로 '유니캐스트 통신방식'

~> 정확하게 받는 PC의 주소를 프레임 안에 써넣는데 이때 PC가 하나이어야 한다는 것. 

~> 이런 방식으로 어떤 PC가 유니캐스트 프레임을 뿌리게 되면 어차피 로컬 이더넷의 기본 성격이 붙어있는 모든 PC들에게 정보를 뿌리는 Shared 방식이기 때문에 그 로컬 네트워크 상에 있는 모든 PC들은 일단 이 프레임을 받아들여서 랜카드에서 자신의 맥 어드레스와 비교하게 된다 ( 유니캐스트의 경우 MAC 주소를 비교해서 자신과 같지 않다면 CPU에게 전달하지않고 해당 프레임을 버려버린다)

브로드캐스트(Broadscast)

-로컬 랜 상에 붙어있는 모든 네트워크 장비들에게 보내는 통신

-c.f) 로컬 랜: 라우터에 의해서 구분 지어진 공간, '브로드캐스트 도메인'이라고 하는 공간.

- 이 경우에는 MAC주소와 비교해서 같지 않더라도 CPU에게 전달을 한다

멀티캐스트(Multicast)

예를 들어서 쇼핑몰 하나를 생각해보자. 사용자가 엄청나게 많을텐데,  쇼핑몰 에서 보내는 통지 문자를 받아보고 싶어하는 사람들에게만 보내는 경우를 생각해보자. 위에서 보았던 방법으로 해보면

1. 유니캐스트를 사용할 경우 한땀 한땀 장인 정신을 들여 한명 한명 직접 보내줘야한다. 암에 걸릴지도 모르니 나 같으면 이 방법을 사용하지 않을 것이다.

2. 브로드 캐스트를 이용할 경우 한번에 모든 사용자에게 보내야 하는데, 이경우에는 통지 문자를 받고 싶지 않은 사람에게도 문자가 가기 때문에 항의 전화가 올지도 모른다. 

3. 이런 문제들을 해결해 주기 위해서 나온것이 '멀티캐스트(Multicast)'인데, 이는 보내고자 하는 그룹 멤버들에게만 한 번에 보낼 수 있기 때문에 위와 같은 문제들을 깡그리 해결해 줄 수 있다. 예전에는 별로 사용하지 않았을지 모르겠지만 요즘 어플 같은 것들이 이 기능을 필요로 하기 때문에 점점 가세를 더해가고 있는 추세다.

~> 멀티캐스트의 경우 라우터나 스위치에서 이 기능을 지원해 주어야만 쓸 수 있다. 라우터나 스위치가 멀티캐스트를 지원하지 않는다면 라우터의 경우 이러한  멀티캐스트를 마치 브로드캐스트처럼 취급해서 다 막아버리고(라우터의 성질임) 스위치의 경우는 모든 포트로 뿌려버린다(브로드캐스트처럼),IP 주소의 경우 클래스D 를 사용한다.

UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블 <->STP(Shielded ..)

-우리가 주로 사용하는 케이블

-카테고리 1 : 주로 전화망에 사용하는 용도로 만들어진 케이블. 데이터 전송용으로는 맞지 않음

-카테고리 2 : 데이터를 최대 4Mbps의 속도로 전송할 수 있는 능력을 가진 케이블

-카테고리 3: 10 Base T 네트워크에 사용되는 케이블. 전에는 UTP 케이블을 말하면 이것을 말함. 최대 10Mbps 속도까지 데이터 전송이 가능. 잘만 구성하면 100Mbps 속도에도 적용이 가능한 케이블이지만, 실제로 이 케이블을 가지고 100 Mbps 구성하는 것은 매우 드뭄)

-카테고리 4 : 토큰링 네트워크에서 사용되는 케이블. 최대 16Mbps의 데이터 전송 능력을 가짐

-카테고리 5(실 표준) : 지금까지는 최대 전송 속도 (100Mbps)를 지원하는 Fast ethernet용으로 사용되었음. 그런데 얼마 전에 기가비트 표준이 완성되면서 이제 이 케이블로도 기가비트 속도의 데이터 전송이 가능해짐(8가닥을 모두 사용한다는 전제)

-카테고리 6 : 몰라도됨

ex ) 10 Base T

10: 속도. 즉, 10 Mbps

Base : Baseband용을 뜻함(Baseband :디지털 방식 , Broadband: 아날로그 방식)

T: 이 자리에는 케이블의 종류 또는 이 케이블이 전송할 수 있는 최대거리가 나옴  여기서 T는 'Twisted Pair'를 뜻함

(다른 예로 10 Base 8 이면 맨 뒤에 나오는 숫자는 최대 통신거리 . 최대 800미터까지 통신이 가능하다는 것을 의미)

MAC(Media Access Control)

결론 부터 얘기하면 우리가 가지고 있는 주민등록증 비슷한 개념이라 생각하면 된다.

-통신을 위해서 서로를 구분할 일종의 주소가 필요한데, 우리가 이메일을 보낸다라는 예를 들어보면 서로의 주소가 필요하다. 이런 역할을 담당하는 것이 'MAC Address'다

-그러면 IP 주소와는 또 무슨차이냐?

우리는 TCP/IP로 통신을 하고 따라서 통신을 위해서 IP주소를 사용한다. 하지만 이경우에도 보이지 않게 MAC Address 를 사용한다.

우리가 IP주소를 사용할때 MAC으로 바꾸는 절차를 ARP(Adresss Resolution Protocol)라고 하는데 이 절차를 발고 있는 것. ~> 확인 하는 방법은 cmd 창에서 ipconfig /all 치면 physical address(물리적주소)

예를 들어 PC1 과 PC2가 통신을 하려고 하면(같은 네트워크에 연결되어 있다고 가정한 상태)

1. PC 1 은 PC2의 IP 주소를 알고 싶다

2. 그러면 1은 자기가 속한 네트워크에 있는 모든 PC에게 메세지를 보낸다(=브로드캐스트) "MAC 주소 내놔"

3.2는 1과 같은 네트워크에 있기 때문에 1가 보낸 브로드캐스트를 받앗을테고, 그러면 2는 1에게 MAC주소를 알려주게되고 1은 2의 MAC 주소를 안다음에 통신을 시작한다.

~> 다른 네트워크인 경우에는 라우터를 거쳐야 하는데 자세한 내용은 나중에 설명하도록 하겟다.

MAC주소를 보면 "AA:BB:CC:DD:EE:FF"

이런 형식으로 나와있는것을 볼 수 있는데, 여기서 AA:BB:CC(24byte)는 제조사 코드(OUI;Organizational Unique Identifier)라 하고, 뒤의 DD:EE:FF 부분은 일련번호를 뜻한다.

네트워킹 

서로 연결한다. 즉, 서로 연결된 장비들끼리 대화를 주고 받는다.

~> 네트워킹이라는게 초창기에는 비싼 장비를 공유하기위한 취지로 만들어 졌다.

인터넷(internet)

international + network의 합성어.

-프로토콜(일종의 대화 규칙,대화의 규칙이 맞지 않는다면 통신이 될 수 없다) 만을 사용하며,

-익스플로러나 넷스케이프와 같은 웹 브라우저를 이용해서 인터넷을 사용한다는 것

-정보가 무한하다!

인트라넷(IntraNet, Intra:내부의 .. )

내부의 네트워크. 사내에서 주로 사용하는 네트워크

-TCP/IP 프로토콜을 사용하고 웹브라우저를 이용해서 마치 우리가 인터넷을 사용하듯 사내 업무를 처리한다.

-인터넷과 비슷하게 생겻지만 특정 회사의 사람들에게만 사용이 허가된 사내 네트워크

엑스트라넷(ExtraNet)

-인트라넷과 거의 유사하지만 기업의 인트라넷을 그 기업의 종업원 이외에도 협력회사나 고객에서 사용할수 있도록 한것.

요약

-인터넷:네트워크를 여러개 묶어 놓은 네트워크 연합, 이것들은 TCP/IP란 공통의 프로토콜을 사용한다.

-인트라넷은 회사에서 쓰는 여러가지 프로그램들을 마치 인터넷을 사용하는 것처럼 만들어놓은 것.하지만 직원이외에 사용 할 수 없음

-엑스트라넷은 그 사용범위를 직원에서 협력 회사나 고객까지 확장한 것.

LAN(Local Area Network)

-어느 한정된 공간에서 네트워크를 구성

WAN(Wide Area Network)

-멀리 떨어진 지역을 서로 연결하는 경우

이더넷(Ethernet)

-네트워킹의 한 방식, 네트워크를 만드는 방법 중 하나.(ex.CSMA/CD,토큰링 방식)

 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)

-carrier sense: 이더넷 환경에서 통신을 하고 싶은 PC나 서버는 먼저 지금 네트워크 상에 통신이 일어나고 있는지를 확인한다. 즉 우리가 자원을 쓰고 있는 PC나 서버가 있는지를 확인해 보는것. 이것을 '캐리어'라 하는데 캐리어를 감지하는 것을 '캐리어 센스(Carrier Sense)'라 함. 

-이때, 만약에 캐리어가 감지되면(누군가가 네트워크 상에 통신을 하고 있으면) 자기가 보낼 정보가 있어도 못보내고 기다려야한다. 그러다가 네트워크에 통신이 없어지면 자기 데이터를 네트워크 상에 실어서 보낸다.

-두개 이상의 PC나 서버가 동시에 네트워크 상에 데이터를 실어 보내는 경우가 발생하기도 하는데 이것을 'Multiple Access(다중 접근)'라 한다.

-충돌(Collision) : 두 개의 장비들이 데이터를 동시에 보내려다 부딪치는 경우

-이더넷에서는 이런이유로 데이터를 네트워크에 실어서 보내고나서도 다른 PC때문에 콜리전이 발생하지 않았는지 잘 점검해야 한다. 그것이 바로 'Collision Detection'이다.

-만약 콜리전이 발생하게 되면 데이터를 전송했던 PC들은 랜덤(Random)한 시간 동안 기다린 다음 다시 데이터를 전송하게 된다.(여기서 콜리전이 15번 이상 발생하게 되면 포기를 하게 된다)

토큰링(TokeRing)

-네트워크에서 데이터를 전송하고자 하는 PC는 이더넷처럼 자기 맘대로 보내고 싶을 때 남들이 전송만 하지 않고 있으면 막보내는 것이 아니라, 토큰을 가진 PC만이 데이터를 실어 보낼 수 있다(주로 한 네트워크에는 토큰이 한개 존재한다, 물론 여러개가 있는 경우도 존재한다)

-콜리전이 발생하지 않는 장점을 가지고 있긴하지만 , 토큰이 자신에게 올때까지 기다려야 한다는 단점을 가지고 있다.