8장 | 네트워크의 전체 흐름 살펴보기

LESSON 32 - 랜 카드에서의 데이터 전달과 처리

네트워크의 구성

컴퓨터의 데이터가 전기 신호로 변환되는 과정

 

• 웹에 접속할 경우 OSI 모델의 상위 계층부터 캡슐화가 이루어진다.
• 웹 서버에 요청을 보낼 때는 HTTP를 사용한다.
• 웹 서버에 있는 html 파일을 요청하는 경우에는 GET/index.html HTTP/1.1과 같은 HTTP 메시지를 보낸다.
• 전송 계층에서는 TCP 헤더가 추가되며 이를 세그먼트라고 한다.
• 네트워크 계층에서는 IP 헤더가 추가되며 이를 IP 패킷이라고 한다.
• 데이터 링크 계층에서는 이더넷 헤더와 트레일러(FCS)가 추가되며 이를 이더넷 프레임이라고 한다.
• 물리 계층에서는 데이터가 전기 신호로 변환되어 전송된다.

LESSON 33 - 스위치와 라우터에서의 데이터 전달과 처리

스위치에서의 데이터 전달과 처리

• 스위치 A는 데이터 링크 계층에서 데이터를 전기 신호로 변환 후 라우터 A로 전송한다.

라우터에서의 데이터 전달과 처리

• 데이터는 스위치 A에서 라우터 A로 전기 신호가 전달된다.
• 스위치 A에서 데이터가 전기 신호로 변환되어 케이블을 통해 흘러간다.
• 라우터 A에 도착하면 라우터 A는 데이터 링크 계층에서 이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소와 자신의 MAC 주소를 비교한다.
• 이때, 주소가 같으면 이더넷 헤더와 트레일러를 분리한다. → 역캡슐화
• 다음, 네트워크 계층에 전달하고 자신의 라우팅 테이블과 목적지 IP 주소를 비교한다.

• 라우터 A의 라우팅 테이블에서 목적지 IP 주소의 경로를 알 수 있으므로 라우팅을 할 수 있다.
• 현재 출발지 IP주소(192.168.1.10)을 라우터의 외부 IP 주소(실제로 왠(WAN) 측인 172.16.0.1)로 변경한다.
• 데이터 링크 계층으로 전달해 라우터 B로 보내지도록 이더넷 헤더와 트레일러를 붙인 후에 물리 계층에서 데이터를 전기 신호로 변화해 네트워크로 전달한다.

• 데이터는 전기 신호 형태로 라우터 A에서 라우터 B로 전달된다.
• 데이터가 전기 신호로 변환되어 케이블을 통해 라우터 A에서 라우터 B에 도착하면 라우터 B는 이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소와 자신의 MAC 주소를 비교한다.
• 주소가 같을 경우, 이더넷 헤더와 트레일러를 분리하는 역캡슐화를 수행한다.
• 그 후, 네트워크 계층으로 전달되면 자신의 라우팅 테이블과 목적지 IP 주소를 비교한다. 

• 라우터 B의 라우팅 테이블을 확인해 보면 목적지 IP 주소의 경로를 알 수 있으므로 라우팅 할 수 있다.
• 현재의 출발지 IP 주소(172.16.0.1)을 라우터 B의 내부 IP 주소(실제 랜(LAN) 측인 192.168.10.1)로 변경한다.
• 그 후, 데이터 링크 계층에 전달하여 스위치에 전달되도록 이더넷 헤더와 트레일러(FCS)를 붙인 후 물리 계층에서 데이터를 전기 신호로 변화해 네트워크로 전달한다.

• 전기 신호 형태의 데이터가 라우터 B에서 스위치 B로 전달된다.
• 전기 신호를 데이터 링크 계층에서 처리하고 웹 서버에 데이터를 전기 신호로 전달한다.
• 스위치 내에 대응되는 OSI 모델 계층은 물리 계층과 데이터 링크 계층이다.
• 라우터 내에 대응되는 OSI 모델의 계층은 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층이다.

LESSON 34 - 웹 서버에서의 데이터 전달과 처리

웹 서버에서의 데이터 전달과 처리

• 웹 서버에서 이루어지는 OSI 모델의 역캡슐화가 이루어진다.
• 데이터가 전기 신호로 웹 서버에 도착하면 웹 서버는 데이터 링크 계층에서 이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소와 자신의 MAC 주소를 비교한다.
• 주소가 같으면 이더넷 헤더와 트레일러를 분리하고 네트워크 계층에 전달한다.

• 네트워크 계층에서는 목적지 IP 주소와 웹 서버의 IP 주소가 같은지 확인한다.
• 주소가 같으면 IP 헤더를 분리하고 전송 계층에 전달한다.

• 전송 계층에서는 목적지 포트 번호를 확인해 어떤 애플리케이션으로 전달해야 하는지 판단하고 TCP 헤더를 분리해 응용 계층에 전달한다.

• 웹 서버의 응용 계층에 도착한다.
• 웹 서버 내에 해당하는 OSI 모델 계층은 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층, 전송 계층, 응용 계층이다.

정적 라우팅과 동적 라우팅

• 라우팅
  • 패킷을 목적지 컴퓨터까지 보낼 때 최적의 경로를 선택하여 전송하는 것을 뜻한다.
  • 라우팅은 크게 정적 라우팅과 동적 라우팅 두 가지 방법으로 나뉜다.
• 정적 라우팅
  • 관리자가 미리 라우팅 테이블에 경로를 수동으로 추가하는 방법이다.
  • 목적지까지의 경로를 고정하거나 목적지까지의 경로가 하나로 한정되는 경우에 사용한다.
  • 정적 라우팅에서는 네트워크에 존재하는 모든 목적지 네트워크의 정보를 라우터에 알려 줘야 한다.
  • 그것을 관리자가 수동으로 설정해야 하므로 소규모 네트워크에서 사용된다.
  • 장점
    • 라우팅 정보가 교환되지 않아 대역폭에 대한 부담이 적다.
    • 라우팅 정보가 네트워크로 전달되지 않으므로 보안을 유지하는 데 좋다.
  • 단점
    • 동적으로 반영되지 않으므로 어떤 경로에 장애가 발생해도 다른 경로로 우회할 수 없다.
    • 이때, 관리자가 설정을 하나하나 변경해야 해서 번거롭다.
• 동적 라우팅
  • 네트워크 변경을 자동으로 감지하여 라우팅 테이블을 업데이트하거나 네트워크 장애가 발생했을 때 라우터끼리 정보를 교환하여 최적의 경로로 전화하는 기능을 한다.
  • 관리자가 정적 라우팅처럼 라우팅 테이블에 경로를 수동으로 추가할 필요가 없다.
  • 대규모 네트워크에서는 라우터에 많은 경로가 등록되기 때문에 정적 라우팅을 지원하지 않고 동적 라우팅을 사용하여 경로를 자동으로 업데이트한다.