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Network Layers
Layers
이 글은 Computer Networking의 계층모델별 특징을 설명합니다.
유튜브 채털 "Networking Class"의 "Computer Network 계층모델별 특징"를 정리한 것입니다.
- 1. Application layer
- 2. Transport layer(TCP/UDP)
- 3. Network layer(IP)
- 3-1. IP Address 기본
- 3-2. Routing 개념
- 4-1. Datalink layer(Ethernet), Physical vs Logical
- 4-2. ARP(Address Resolution Protocol)
- 5. Physical layer
1. Application layer [동영상] (7분)
- Application에서 Data가 생성/처리되는 계층
- Application 별로 사용하는 Protocol이 정의되어, 하위 Transport layer와 Socket으로 연결됨.
- 예: HTTP service, File Transfer service, E-Mail service, 등.
- DNS(Domain name to IP Address), DHCP, SNMP
2. Transport layer(TCP/UDP) [동영상] (8분)
- Application에서 받은 Data를 쪼갠 다음, 쪼개진 Data 각각에 TCP/UDP 헤더를 추가하여 Segment를 만든다.
- TCP 특징: Connection Oriented(3 Way-Handshaking), Reliable, Flow Control, Throughput 결정 요소
3. Network layer(IP) [동영상] (8분)
- 상위 Transport layer에서 받은 Segment에 IP 헤더를 붙여 Packet을 만드는 단계.
- End to End Device의 식별(Addressing), Routing (내 주변의 어디로 보내야 할지를 결정)
3-1. IP Address 기본 [동영상] (9분)
- IPv4: 32bit(2^32) 주소. 약 43억개.
1980년대에 만들어진 IPv4 프로토콜은 32비트 IP 주소를 사용하고 있으며, 약 43억 개의 고유 IP 주소가 존재합니다.
2022년 12월 기준으로 약 37억개(85.8%)가 할당, 특수용도 6억개(13.7%), 미할당 2천만개(0.5%).
출처: [한국인터넷정보센터]
IPv4 [한국인터넷정보센터] - IPv6: 128bit(2^128) 주소. 3.4 * 10^38개.
2^64가 1천8백경이고 20자리이다.
1990년대 중반부터 IETF IPNG WG(IP Next Generation Working Group)을 통해서 IPv6의 표준개발을 시작했다. 처음에는 IP Next Generation(IPng)라고 불렀다.
IPv6 [한국인터넷정보센터] - IP bit and Subnet Mask -> Network ID
표기: IP/Subnet Mask -> 192.168.60.10/24 - NAT(Network Address Translation)라는 기술이다.
NAT의 원래의 제작 의도는 주소 고갈을 늦춰 보자는 데 있었다.
하나의 공인 IP 주소로 수십대의 노드를 사설 IP 주소를 사용하여, 활용할 수 있도록 해 주는 기술이다.
- 사설(Private) IP 범위
- Class A: 10.0.0.0 to 10.255.255.255
- Class B: 172.16.0.0 to 172.31.255.255
- Class C: 192.168.0.0 to 192.168.255.255
- 127.0.0.0 ~ 127.255.255.255는 루프백 및 진단용으로 사용.
| Class | Address Range | Subnet masking | Example IP | Leading bits | Max number of networks |
|---|---|---|---|---|---|
| Class A | 1 to 126 | 255.0.0.0 | 1.1.1.1 | 8 | 128 |
| Class B | 128 to 191 | 255.255.0.0 | 128.1.1.1 | 16 | 16384 |
| Class C | 192 to 223 | 255.255.255.0 | 192.1.1.1 | 24 | 2097157 |
| Class D | 224 to 239 | Reserve for multi-tasking | |||
| Class E | 240 to 254 | Reserve for research and Development Purpose | |||
3-2. Routing 개념 [동영상] (10분)
- Destination IP를 보고 해당 Packet을 어디(어떤 인터페이스)로 내보낼지를 결정하는 과정
- Routing Table을 만들어 이용, 선택 과정.
- [Window]c:\> netstat -r or [Linux]$ netstat -r
4-1. Datalink Layer (Ethernet), Physical vs Logical [동영상] (7분)
- 상위 IP layer에서 넘어온 정보에 Ethernet 헤더를 붙여 Frame을 만드는 과정 진행
- Ethernet Protocol : Source, Destination MAC Address, ARP 과정, LAN -> WAN
- 실제 통신 과정상에서 Device를 통과하면서 지속적으로 바뀜
| 구분 | Octets(Bytes) | Description |
|---|---|---|
| Preamble(서문) | 7 | 서문은 실제로 물리계층에서 추가(프레임의 일부가 아님) |
| SFD | 1 | Start Frame Delimiter: 프레임의 시작을 알림. 10101011 마지막 두 비트가 11이면, 다음 필드는 목적지 주소 |
| Destination Address | 6 | Destination MAC Address |
| Source Address | 6 | Source MAC Address |
| Length/Type | 2 | 1518보다 작으면 길이 필드, 1536보다 크면, 인터넷 서비스를 이용하는 상위 계층 프로토콜 정의 |
| Data | 46 to 1500 | 46 미만이면 채운다(padding). |
| CRC | 4 | FCS(Frame Check Sequence), 오류 검출 정보, CRC-32 |
4-2. ARP(Address Resolution Protocol) [동영상] (12분)
- Ethernet 헤더상의 목적지 MAC address를 완성하기 위해 사용
(내가 만들어 보낸 Frame을 누가 받아야 하는지를 결정) - ARP Table 생성(Request/Reply)/관리(timer), GARP
5. Physical layer [동영상] (6분)
- Frame을 전기적인 신호로 전달하는 기능
- 매체(media)에 따라 구성요소, 가능 B/W, 제약사항 등에 대해 숙지 필요
- Copper(동축) Cable: UTP, NICs
- Fiber Optic(광) Cable: Single-mode(장거리) Fiber, Multimode Fiber, NICs, Lasers and LEDs
- Wireless Media: Access Points, NICs
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