- 유선 LAN (IEEE802.3 프로토콜)
- 전이중화 통신 (Full duplex) : 양쪽 장치가 동시에 송수신할 수 있는 방식. 송/수신로 서버가 나뉘어져 있으며, 현대에 사용하고 있는 고속 이더넷 방식이다.
- CSMA/CD : 데이터 전송 ‘이후’ 충돌이 발생한다면 일정 시간 이후 재전송 → 유선 LAN에 사용했던 반이중화 통신 방식
- 무선 LAN (IEEE802.11)
- 반이중화 통신 (Half duflex) : 양쪽 장치가 서로 통신할 수는 있지만, 동시에 이루어질 수는 없다. 충돌 가능성이 있기 때문에 방지할 시스템이 필요하다.
- CSMA/CA : 캐리어 감지 (회선이 비어 있는지 판단) 등 사전에 충돌을 방지하는 방식이다. 랜덤 값을 기반으로 정해진 시간만큼 기다린 후 데이터를 송신하는 IFS도 존재한다.
- 주파수 대역은 2.4GHz 또는 5GHz 대역 중 하나를 사용한다. 상대적으로 깨끗한 전파 환경을 구축할 수 있는 5GHz 대역을 사용하는 것이 좋다.
와이파이
전자기기들이 무선 LAN 신호에 연결할 수 있게 하는 기술로, 무선 접속 장치 (AP)를 필요로 한다. 와이파이 뿐 아니라 지그비, 블루투스 등의 신호 또한 무선 LAN 연결 기술이다.
BSS와 ESS
BSS는 기본 서비스 집합을 의미하며, 단순 공유기를 통해 네트워크에 접속하는 것이 아닌 동일 BSS 내에 있는 AP들과 장치들이 서로 통신이 가능한 구조이다. 근거리 무선 통신을 제공하기 때문에 이동에 제약이 있다.
ESS는 BSS끼리 연결된 그룹으로, 더 많은 가용성과 이동성을 지원한다.
이더넷프레임
OSI-7계층 중 데이터 링크 계층은 이더넷 프레임을 통해 전달받은 데이터의 에러를 검출하고 캡슐화한다.
Physics
- Preamble (7Byte) : 이더넷 프레임이 시작임을 알린다.
- SFD (1Byte) : 다음 바이트부터 MAC 주소 필드가 시작됨을 알린다.
- DMAC, SMAC (6Byte each) : 수/송신 MAC 주소를 담는다.
- EtherType (2Byte) : 데이터 계층의 상위 계층인 IP 프로토콜을 정의한다. (IPv4 or IPv6..)
- Payload : 전달받은 데이터가 들어온다.
- CRC (4Byte) : 에러 확인 비트
계층 간 데이터 송수신
사용자가 사용하는 최상위 계층인 애플리케이션 계층에서 요청을 보내면 전송 계층 → 인터넷 계층 → 링크 계층 순으로 캡슐화가 이루어진다. 링크 계층에서 ‘프레임화’된 데이터는 다른 서버의 링크 계층과 통신하여 데이터를 전송한다.
이렇게 수신받은 데이터를 비캡슐화 (캡슐화의 역순)를 통해 수신자에게 전달된다.
캡슐화
애플리케이션 계층 → 전송 계층 : 세그먼트화 / 데이터그램화되며 TCP(L4) 헤더가 붙여지게 된다.
전송 계층 → 인터넷 계층 : 패킷화되며 IP(L3)헤더가 붙여지게 된다.
인터넷 → 링크 계층 : 프레임화되며 프레임 헤더와 프레임 트레일러가 붙게 된다.
비캡슐화는 캡슐화의 역순으로, 붙힌 헤더들을 떼어 내며 수신자에게 원래의 데이터를 전달하게 된다.
2.2.2 PDU
계층 간 데이터 전달 과정에서 전달되는 한 덩어리의 단위를 말한다. (Protocol Date Unit)
제어 관련 정보들이 포함된 ‘헤더’와 데이터를 의미하는 ‘페이로드’로 구성된다.
앞서 캡슐화에서 설명한 세그먼트, 패킷, 프레임 등이 계층 간 덩어리의 단위들이다.
추가적으로 링크계층은 세분화할 수 있는데, 데이터 링크 계층에서는 프레임 단위를 사용하고 물리 계층에서는 비트 단위를 사용한다.
PDU 중 최하위 계층인 비트로 송수신하는 것이 가장 빠르고 효율성이 좋지만, 애플리케이션 계층에서는 확장이 쉬운 이유로 문자열을 기반으로 송수신하는 것을 알 수 있다.
2.3 네트워크 기기
2.3.1 네트워크 기기의 처리 범위
계층별로 네트워크를 처리할 수 있는 기기가 나뉘어 진다. 이 기기들은 하위 계층의 네트워크들은 모두 처리할 수 있지만, 상위 계층의 네트워크는 처리할 수 없다.
2.3.2 애플리케이션 계층 처리 기기
- L7 스위치 (로드밸런서) : 서버의 부하를 분산하는 기기이다. 요청을 뒷단 서버로 나누는 역할을 하며, 처리할 수 있는 트래픽 증가를 목표로 한다. URL, 서버, 캐시, 쿠키를 기반으로 트래픽을 분산한다.
- 클라우드 서비스 (AWS)에서 L7 스위치를 이용한 로드밸런싱은 ALB 컴포넌트를, L4 스위치를 이용한 로드밸런싱은 NLB 컴포넌트를 사용한다.
- 로드밸런서를 통한 서버 이중화
2.3.3 전송 계층 처리 기기
- L4 스위치 : 동일한 로드밸런서이지만, 스트리밍 관련 서비스에서는 사용할 수 없으며 IP와 포트 기반으로 트래픽을 분산한다.
- 헬스 체크 : 서버의 이상을 판별하는 방법으로, 전송 주기와 재전송 횟수 등을 설정하여 반복적으로 서버에 요청을 보낸다.
2.3.4 인터넷 계층 처리 기기
- 라우터 : 여러 개의 네트워크를 연결, 분할, 구분시켜주는 역할을 하며 장치 간 데이터를 주고 받을 때 패킷 소모를 최소화하고 경로를 최적화하는 장비이다.
- L3 스위치 : L2스위치에서 라우팅 기능이 갖춰진 장비. 패킷 단위로, IP 주소를 참조한다.
2.3.5 데이터 링크 계층 처리 기기
- L2 스위치 : MAC 주소를 관리하며, 패킷 전송을 담당한다.
- 브리지 : 두개의 근거리 통신망 (LAN)을 상호 접속할 수 있게 하는 장치
2.3.6 물리 계층 처리 기기
- 리피터 : 신호 증폭 장치
- AP : 패킷 복사 (공유기)
- NIC (랜카드)
더 공부할 내용들
ALB, NLB 컴포넌트
참고자료
면접을 위한 CS 전공지식 노트 (2022, 주홍철 저)
