https://ansangah.github.io/tags/computernetwork/ComputerNetworkHugo Blox Builder (https://hugoblox.com)koTue, 15 Apr 2025 00:00:00 +0000https://ansangah.github.io/media/sharing.pnghttps://ansangah.github.io/tags/computernetwork/https://ansangah.github.io/blog/subjects/cn/Tue, 15 Apr 2025 00:00:00 +0000https://ansangah.github.io/blog/subjects/cn/<h2 id="chapter-1-introduction">Chapter 1. Introduction</h2> <h3 id="11-데이터-통신-네트워크의-진화">1.1 데이터 통신 네트워크의 진화</h3> <ul> <li>설계 시 고려 요소: <strong>상업성</strong>, <strong>통신 선로 설치 비용</strong>(매우 높음), 장비 비용은 상대적으로 저렴.</li> <li>새로운 기술 도입 시 기존 인프라 재사용 여부와 투자 가치 평가가 중요. <ul> <li>성공 사례: xDSL (전화선 기반 고속 데이터 통신).</li> <li>실패 사례: 1970년대 영상통화(인프라 대비 수요 부족).</li> </ul> </li> <li>모뎀(Modem): 디지털 ↔ 아날로그 변환을 담당하여 기존 전화선 사용 가능.</li> </ul> <h3 id="12-네트워크-발전-과정">1.2 네트워크 발전 과정</h3> <ul> <li>통신사는 기존 전화망 인프라를 최대한 활용하며 점진적으로 데이터 서비스를 확장.</li> <li>전화번호와 IP 주소 매핑: 인터넷 회선을 통해 일반 전화 서비스 제공 가능하지만 음질 저하.</li> </ul> <h3 id="13-인터넷과-isp">1.3 인터넷과 ISP</h3> <ul> <li><strong>ISP(Internet Service Provider)</strong>: KT, SKT 등 접속 서비스를 제공하는 사업자.</li> <li>계층적 구조: 지역 ISP → 백본 ISP → 국제 백본. 피어링과 트랜짓으로 상호 연결.</li> </ul> <hr> <h2 id="chapter-19-host-to-host-delivery">Chapter 19. Host-to-Host Delivery</h2> <h3 id="21-osi-7계층-요약">2.1 OSI 7계층 요약</h3> <ol> <li><strong>Physical</strong>: 신호 전송.</li> <li><strong>Data Link</strong>: MAC 주소, 오류 검출, hop-to-hop 전달.</li> <li><strong>Network</strong>: 라우팅, 주소 지정, 멀티캐스트, 주소 해결.</li> <li><strong>Transport</strong>: TCP/UDP, end-to-end 신뢰성.</li> <li><strong>Session</strong></li> <li><strong>Presentation</strong></li> <li><strong>Application</strong>: HTTP, DNS 등. (실습에서는 주로 4~7계층 집중.)</li> </ol> <h3 id="22-네트워크-계층-역할">2.2 네트워크 계층 역할</h3> <ol> <li><strong>Internetworking</strong>: 이종 네트워크를 연결.</li> <li><strong>Addressing</strong>: 전 세계적으로 유일한 주소 할당.</li> <li><strong>Routing</strong>: 최적 경로 결정.</li> <li><strong>Packetizing</strong>: 상위 계층 데이터 패킷화.</li> <li><strong>Fragmenting</strong>: MTU에 맞춰 분할.</li> </ol> <h3 id="23-스위칭-방식">2.3 스위칭 방식</h3> <ul> <li><strong>Circuit Switching</strong>: 회선 교환. 전화망처럼 연결 후 일정 대역폭 확보.</li> <li><strong>Packet Switching</strong>: 패킷 단위 전달. 인터넷이 채택한 방식.</li> </ul> <h3 id="24-datagram-접근">2.4 Datagram 접근</h3> <ul> <li>Connectionless 통신. 각 패킷이 독립적으로 라우팅.</li> <li>out-of-order 도착 가능 → Transport 계층(TCP)에서 순서 재조립 및 흐름 제어.</li> </ul> <hr> <h2 id="chapter-19-ip-주소와-서브넷">Chapter 19. IP 주소와 서브넷</h2> <h3 id="31-ipv4-주소-체계">3.1 IPv4 주소 체계</h3> <ul> <li>32-bit 주소, 유일성(Unique)과 보편성(Universal)을 만족해야 한다.</li> <li>클래식 주소(Classful Addressing): <ul> <li><strong>Class A</strong>: 0xxxxxxx (0–127), NetID 7bit, HostID 24bit.</li> <li><strong>Class B</strong>: 10xxxxxx (128–191), NetID 14bit, HostID 16bit.</li> <li><strong>Class C</strong>: 110xxxxx (192–223), NetID 21bit, HostID 8bit.</li> <li><strong>Class D</strong>: 1110xxxx (224–239), 멀티캐스트.</li> <li><strong>Class E</strong>: 1111xxxx (240–255), 실험용 예약.</li> </ul> </li> <li>특수 주소: <ul> <li><code>-.0.0.0</code>: 네트워크 주소.</li> <li><code>-.0.0.1</code>: 라우터(게이트웨이) 주소로 관습적으로 사용.</li> <li><code>-.255.255.255</code>: 브로드캐스트.</li> </ul> </li> </ul> <h3 id="32-subnetting">3.2 Subnetting</h3> <ul> <li>대규모 네트워크를 여러 서브넷으로 분할하여 관리성과 보안 향상.</li> <li>계산: <code>IP 주소 AND Subnet Mask = Subnetwork Address</code>.</li> <li>CIDR(Classless Inter-Domain Routing)로 유연한 주소 할당 가능.</li> </ul> <h3 id="33-dhcp-dynamic-host-configuration-protocol">3.3 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)</h3> <ul> <li>동적으로 IP/네트워크 설정 할당.</li> <li>절차: Discover → Offer → Request → ACK.</li> <li>IP 고갈 문제 완화, 이동성이 높은 단말에 적합.</li> <li>NAT와 결합해 내부망 주소를 외부에 노출하지 않음.</li> </ul> <h3 id="34-nat-network-address-translation">3.4 NAT (Network Address Translation)</h3> <ul> <li>사설망 ↔ 공인망 주소 변환.</li> <li>하나의 공인 IP로 여러 내부 호스트를 인터넷에 연결.</li> <li>포트 주소 변환(PAT)으로 세션 구분.</li> <li>외부에서 내부 호스트 접근 시 포트 포워딩 또는 고정 IP 필요.</li> </ul> <h3 id="35-ip-datagram-format">3.5 IP Datagram Format</h3> <ul> <li>TTL(Time to Live): 라우터를 거칠 때마다 감소, 0이 되면 폐기해 루프 방지.</li> <li>Fragmentation: 패킷이 MTU보다 크면 분할. 재조립은 목적지에서만 수행.</li> </ul> <hr> <h2 id="chapter-20-network-layer-protocols">Chapter 20. Network Layer Protocols</h2> <h3 id="41-arp-address-resolution-protocol">4.1 ARP (Address Resolution Protocol)</h3> <ul> <li>목적: 동일 네트워크 내에서 IP → MAC 주소 매핑.</li> <li>동작: ARP Request는 브로드캐스트, Reply는 유니캐스트로 응답.</li> <li>캐시를 유지하여 잦은 질의를 줄임.</li> </ul> <h3 id="42-ip-프로토콜">4.2 IP 프로토콜</h3> <ul> <li>헤더 최소 20바이트. 버전, 헤더 길이, TTL, 프로토콜, 체크섬 등이 포함.</li> <li><strong>Multiplexing</strong>: 프로토콜 필드로 상위 프로토콜 식별(TCP=6, UDP=17, OSPF=89 등).</li> </ul> <h3 id="43-fragmentation과-mtu">4.3 Fragmentation과 MTU</h3> <ul> <li>링크별 MTU가 다를 경우 라우터가 패킷을 분할.</li> <li>DF(Don’t Fragment) 플래그가 설정되면 분할 불가 → ICMP 오류 반환.</li> </ul> <h3 id="44-icmp-internet-control-message-protocol">4.4 ICMP (Internet Control Message Protocol)</h3> <ul> <li>IP 계층의 오류/진단 메시지 전달.</li> <li>Error-reporting: Destination Unreachable, Source Quench(Deprecated), Time Exceeded, Parameter Problem, Redirect.</li> <li>Query: Echo Request/Reply(ping), Timestamp 등.</li> <li>주의: ICMP는 오류만 보고하며 해결은 상위 계층이 담당. 흐름 제어/혼잡 제어 기능은 없음.</li> </ul> <h3 id="45-ipv6-개요">4.5 IPv6 개요</h3> <ul> <li>128-bit 주소 공간, 헤더 간소화, QoS 필드 확장.</li> <li>주소 표기: 16진수와 <code>::</code> 사용으로 0 시퀀스 축약.</li> <li>전환 전략: <ol> <li><strong>Dual Stack</strong>: 장비가 IPv4/IPv6 동시 지원.</li> <li><strong>Tunneling</strong>: IPv6 패킷을 IPv4로 캡슐화하여 전송.</li> <li><strong>Header Translation</strong>: IPv6 ↔ IPv4 헤더 변환 (정보 손실 가능).</li> </ol> </li> </ul> <hr> <h2 id="chapter-21-unicast--multicast-routing">Chapter 21. Unicast &amp; Multicast Routing</h2> <h3 id="51-라우팅-유형">5.1 라우팅 유형</h3> <ul> <li><strong>Unicast</strong>: 1→1. 대부분의 일반 트래픽.</li> <li><strong>Multicast</strong>: 1→N. 그룹 가입 노드에게만 전송.</li> <li><strong>Broadcast</strong>: 1→All. IPv4에서 제한적 사용.</li> <li><strong>Anycast</strong>: 1→가장 가까운 노드. DNS 루트 서버 등.</li> </ul> <h3 id="52-overlay-network">5.2 Overlay Network</h3> <ul> <li>기존 물리망 위에 논리적 네트워크(컨텐츠 전송망, CDN 등) 구축.</li> <li>멀티미디어 스트리밍 시 동일 콘텐츠를 효율적으로 전달.</li> <li>신규 서비스 도입 시 전용 오버레이를 설계할지 비용 대비 효과 분석 필요.</li> </ul> <h3 id="53-unicast-routing-protocols">5.3 Unicast Routing Protocols</h3> <ul> <li><strong>RIP</strong>: 거리 벡터, 홉 수 기반, 소규모 네트워크.</li> <li><strong>OSPF</strong>: 링크 상태, 대규모 기업망.</li> <li><strong>BGP</strong>: 경로 벡터, 자율 시스템 간 라우팅(인터넷 백본).</li> </ul> <h3 id="54-multicast-routing">5.4 Multicast Routing</h3> <ul> <li>IGMP(Internet Group Management Protocol)로 호스트 그룹 가입 관리.</li> <li>라우터는 멀티캐스트 트리를 구성하여 필요한 링크로만 패킷 전달.</li> <li>PIM(Protocol Independent Multicast) 등 라우팅 프로토콜로 구현.</li> </ul> <hr> <h2 id="chapter-22-네트워크-보안-기초">Chapter 22. 네트워크 보안 기초</h2> <h3 id="61-http-보안">6.1 HTTP 보안</h3> <ul> <li><strong>기본 인증(Basic Auth)</strong>: Base64로 사용자/비밀번호 전달 → 도청에 취약.</li> <li><strong>요약 인증(Digest Auth)</strong>: 해시 사용하지만 MITM 공격, 서버 인증 부재 등 취약점 존재.</li> <li>해결책: SSL/TLS 기반 HTTPS로 전송 계층을 암호화.</li> </ul> <h3 id="62-전자메일-보안">6.2 전자메일 보안</h3> <ul> <li>요구사항: <strong>기밀성</strong>, <strong>인증</strong>, <strong>무결성</strong>, <strong>부인방지</strong>.</li> <li>암호화 방식: <ul> <li><strong>대칭키</strong>: 빠르지만 키 분배 문제.</li> <li><strong>공개키/개인키</strong>: PGP가 대표. 대칭키 + 공개키 혼합으로 효율 확보.</li> </ul> </li> <li>좋은 패스프레이즈: 길고 추측 어려우며 사용자가 기억 가능해야 한다.</li> </ul> <h3 id="63-공개키-검증">6.3 공개키 검증</h3> <ul> <li><strong>CA(Certificate Authority)</strong>: <ul> <li>공인 기관이 인증서를 발급하여 (공개키, 소유자) 쌍을 보증.</li> <li>인증서에는 시리얼 번호, 주체 정보, 발급자, 유효 기간, 디지털 서명 포함.</li> <li>웹 브라우저는 루트 CA 목록을 신뢰 기반으로 내장.</li> </ul> </li> <li><strong>PGP Web of Trust</strong>: <ul> <li>사용자 간 상호 신뢰로 키를 검증.</li> <li>각 키는 Validity(인증 여부)와 Trust(신뢰도) 속성을 가진다.</li> </ul> </li> </ul> <h3 id="64-transport-계층-보안">6.4 Transport 계층 보안</h3> <ul> <li><strong>SSL/TLS</strong>: <ul> <li>공통 기능: 세션 키 교환, 데이터 암호화, 서버/클라이언트 인증.</li> <li>HTTPS = HTTP over TLS.</li> <li>단점: 초기 핸드셰이크 시 공용키 연산으로 지연 발생.</li> </ul> </li> </ul> <h3 id="65-ip-계층-보안-ipsec">6.5 IP 계층 보안 (IPsec)</h3> <ul> <li>기능: 라우터 간 터널링, 암호화, 무결성 검증.</li> <li>프로토콜: <ul> <li><strong>ESP (Encapsulating Security Payload)</strong>: 암호화 + 인증.</li> <li><strong>AH (Authentication Header)</strong>: 인증 + 무결성 (암호화 없음).</li> </ul> </li> <li>모드: 전송 모드(End-to-End), 터널 모드(네트워크 간).</li> </ul> <h3 id="66-vpn-virtual-private-network">6.6 VPN (Virtual Private Network)</h3> <ul> <li>인터넷 상에서 사설망과 유사한 보안 환경 제공.</li> <li>비교: <ul> <li><strong>Leased Line</strong>: 전용 회선. 높은 비용, 높은 보안.</li> <li><strong>혼합망</strong>: 일부 전용 + 인터넷.</li> <li><strong>VPN</strong>: IPsec 터널 모드 활용, 비용 효율성과 보안성 절충.</li> </ul> </li> </ul> <hr> <h2 id="7-요약-및-학습-팁">7. 요약 및 학습 팁</h2> <ul> <li>네트워크 설계 시 기존 인프라 재사용과 새로운 기술 도입 간 비용/효과를 분석하라.</li> <li>IP 주소 설계를 위해 Subnetting과 CIDR 계산에 익숙해질 것.</li> <li>라우팅 프로토콜(RIP/OSPF/BGP)의 동작 원리를 비교해 네트워크 규모별 적용 전략을 세워라.</li> <li>보안은 계층별로 적용된다: 애플리케이션(HTTPS) → 트랜스포트(TLS) → 네트워크(IPsec).</li> <li>패킷 캡처 툴(Wireshark)을 활용해 ARP, ICMP, DHCP, TLS 핸드셰이크 등을 직접 관찰하면 이해도가 향상된다.</li> </ul>