네트워크 기초 - 네트워크 장비

프로젝트를 진행하면서 계속해서 나오는 네트워크 장비들의 명칭과 역할이 헷갈려서 논의 사항들을 어물쩡 이해하고 간 적이 많아서 공부하게 되었다. 실제로 플랫폼을 구축하기 전에 이런 기본적인 내용은 잘 파악해두면, 당연히 좋겠죠 ㅎㅎ

 

[OSI 7 계층에 따른 장비 분류]

 

OSI 참조 모델 7 계층) 물리 / 데이터 링크 / 네트워크 / 전송 / 세션 / 표현 / 응용

 

1. 물리 계층

 1) 리피터 (Repeater)

리피터는 신호를 증폭 (range extend)시켜 연결된 네트워크로 전송하는 장치를 말하며, 중계기라고도 한다. (전송하는 신호가 디지털 신호이므로 재생시킨다고 하기도 한다) 케이블이 길 때, 추가 네트워크를 직접 연결시키면 신호가 너무 작아지므로 중간에 리피터를 두어 신호를 재생산/증폭시킨다.

** 스마트 홈 디바이스 중, 스마트 플러그 같은 경우 리피터의 역할을 하기도 한다. (저전력 통신(i.e. Zigbee)의 최대 연결 가능 기기 수가 있으므로 리피터가 필요한 경우가 많다)

2) 허브 (Hub)

허브는 "하나의 네트워크 안"에 연결된 기기 간의 데이터 신호를 연결하는 장치이자, 포트가 여러 개 있는 경우 이들을 연결하는 역할을 하기도 한다. 허브의 주요 기능에는 리피터의 역할, 네트워크 연결, 네트워크 상태 모니터링, 패킷 모니터링, 다른 허브와의 연결 등이 있다.

 

허브의 종류는 스위칭 기능의 유무로 나눌 수 있다.

i) 더미 허브

   : 단순 리피터 역할을 수행한다. 한 선의 입력 신호를 다른 선들에 그대로 전달한다. 즉, 연결된 모든 포트(=LAN segment)로 동일한 데이터를 전송한다. => "Broadcasting"

   : 충돌이 발생할 수 있으며, 모든 연결 디바이스에서 자신의 데이터인지 확인해야 한다. 따라서 연결된 디바이스가 많을수록 속도가 느려진

     다.

 

ii) 스위치 허브

   : 허브에 스위치 기능이 있어서 목적지 주소에 해당하는 포트로만 별도로 입력 신호를 전송할 수 있다.

2. 데이터 링크 계층

1) 브리지 (Bridge)

브릿지는 데이터 링크 계층에서 동작하므로 MAC address를 해석하고 처리한다. 따라서, 패킷 프레임이 도착하면 목적지의 MAC 주소를 해석하여 라우팅 테이블을 생성한다. 다른 두 네트워크(LAN) 간 연결이 가능하며, 네트워크 사이 데이터 전송을 위해 오류와 흐름을 제어하고 불필요한 트래픽을 제어한다.

2) 스위치 (L2 Switch)

스위치는 패킷이 보내지면 패킷 헤더를 읽어 어떻게 처리할지를 결정하며 네트워크를 작게 분할하여 전송함으로써 전송의 정체를 줄인다. 해당 이더넷 케이블에 연결된 기기의 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 내장된 MAC 주소를 확인하여 스위치가 발송된 기기와 수신할 위치를 식별한다. 이렇게 하면 해당 목적지 주소로 이어지는 포트로만 패킷을 전송할 수 있다. 

L2 스위치 : MAC 주소
L3 스위치 : 프로토콜 주소
L4 스위치 : 세션 프로토콜

3. 네트워크 계층

1) 라우터 (Router) - HW aspect

라우터는 네트워크 계층에서 작동하므로 IP 주소를 이용한다. 다수의 네트워크를 구성하며, 둘 이상의 네트워크 간에는 데이터 전송의 최적 경로를 설정한다(흐름 제어). 또한, 스위칭 기능이 있어 경로 설정 시 데이터 패킷을 넘겨준다. 

 

다른 네트워크들 간 연결이 가능하므로 여러 프로토콜에서 전송되는 패킷을 받아들일 수 있어야 한다. 이때 두 네트워크의 프로토콜은 동일해야 한다. (송신 측 라우터: 패킷 쪼개기 / 수신 측 라우터: 패킷 조합) 

 

2) 게이트웨이 (Gateway) - SW aspect

게이트웨이는 세션/표현/응용 계층 간을 모두 아우르며 (라우터와는 달리) 프로토콜이 다른 네트워크 간의 연결도 가능하다. 사실상 라우터를 포괄하는 개념이라고 할 수 있다. 게이트웨이는 메시지 형식 변환, 주소 형식 변환, 프로토콜 변환 등의 기능을 한다.

 

외부 네트워크로의 연결을 위해서는 게이트웨이가 필수이다. 인터넷 통신의 경우에도 기기의 로컬 네트워크와 인터넷 통신의 프로토콜이 다르기 때문에 연결을 위해서는 게이트웨이가 필수이다. 이때, IP 주소와 서브넷 마스크, 게이트웨이 주소가 필요하다.

 

 

- 서브넷 마스크

   : IP 주소에서 어떤 부분이 네트워크 ID이고, 어디가 호스트 ID인지를 나타내는 마스크이다.

   : "."을 기준으로, 서브넷 마스크가 0이 아닌 부분은 네트워크 ID이고 0인 부분은 호스트 ID를 나타낸다.

   Ex) IP: 192.168.0.1 & 서브넷 마스크: 255.255.255.0

         => 192.168.0 부분이 네트워크 ID를 나타내고 1이 호스트 ID를 나타낸다

 

- LAN 영역 : 같은 게이트웨이 주소 사용 장치들의 집합적 공간 (동일 네트워크 ID)

- 네트워크 ID : LAN 영역 구분

- 호스트 ID : 동일 네트워크 영역 내 호스트끼리 구분