[네트워크] - 네트워크의 기본

현대 오토에버 SW 스쿨 - 클라우드/네트워크

[네트워크] - 네트워크의 기본

yongyongMom 2024. 9. 6. 17:47

SMALL

Protocol

통신을 수행하는 규칙 또는 규약

OSI 7 계층

프로토콜이 아니며 네트워크 통신 계층을 7개의 계층으로 나누는 개념적 프레임워크

이점

복잡한 시스템에 대한 이해 공유
엔지니어가 작업을 이해하기 쉬워서 빠른 연구 및 개발

계층

Physical Layer (물리 계층)

물리적 통신 매체와 매체를 통해 전송하는 기술
케이블이나 Bluetooth, NFC, 데이터 전송 속도가 포함된 영역

Datalink Layer

물리 계층이 이미 존재하는 네트워크를 통해서 두 시스템을 연결하는데 사용하는 기술

Network Layer - 장치

분산된 네트워크 하나 또는 연결된 여러 네트워크의 노드 또는 머신을 통한 라우팅, 전달 및 주소 지정 등과 같은 기술

Transport Layer

데이터 전송, 순서 제어나 오류 제어 등을 수행합니다.
데이터를 보내는 방식
:: 1. 한 번에 보내는 방법
:: 2. packet 이라는 일정한 크기로 보내는 방법이 있습니다.
완전히 소프트웨어적인 계층의 시작

session Layer

동기화

Presentation Layer

데이터 표현, 압축, 암호화

Application Layer

사용자가 사용하는 특정 유형의 애플리케이션의 통신 방법으로 https, ftp, smtp 등이 있습니다.

MAC (Media Access Control Address)

데이터 링크 계층에서 사용하는 주소 체계
하드웨어에 장착된 네트워크 인터페이스 카드(NIC)의 고유한 이름
모든 하드웨어에는 일련번호가 있습니다.
wifi - ?

IP 주소

인터넷을 사용하는 네트워크에서 컴퓨터를 구분하기 위한 주소체계

IPv4

32 비트 주소체계를 갖고 있습니다.
사용을 할 때는 8비트씩 묶어서 10진수 형태로 사용합니다.
구분자로 .(점) 을 사용합니다.
0.0.0.0 ~ 255.255.255.255 :: 실제 사용 가능한 주소 범위
00000000 00000000 00000000 00000000 => 0.0.0.0

클래스

A, B, C 는 일반 기업이나 단체가 사용 가능합니다.
D는 Multicast
E는 예비용

A class :: 맨앞이 0으로 시작하는 것, 기업에게 부여
:: 0.0.0.0 ~ 127.255.255.255

B class :: 앞의 두개가 10 으로 시작하는 것
:: 128.0.0.0 ~ 192.255.255.255

C class :: 앞의 세개가 110으로 시작하는 것, 일반적으로 집에서 사용하는 IP
:: 192.0.0.0 ~ 223.255.255.255

D class :: 앞의 네개가 1110 으로 시작하는 것
:: 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255

E class :: 앞의 네개가 1111 으로 시작하는 것
:: 240.0.0.0 ~ 255.255.255.255

통신 분류 방식 중 하나

unicast :: 일대일로 통신
multicast :: 그룹과의 통신
broadcast :: 전체 통신
anycast :: 아무나 하나

IPv6

128 비트 주소 체계
IPv4의 주소 고갈 문제를 해결하기 위해서 등장한 방식
현재는 IPv6 를 사용하고 있음
IPv4 주소를 설정하면 네트워크 장비를 통해서 외부로 전송이 될 때 IPv6 로 변환되어 전송
16비트씩 나누어서 16진수로 표기하고 구분자는 :: (콜론)
하나의 블럭에서 모두 동일한 값이면 하나로 줄여서 쓰는 것이 가능
모두 0인 블럭은 생략도 가능
0000::0000::0000::0000::0000::0000::0000::0000
FFFF::FFFF::FFFF::FFFF::FFFF::FFFF::FFFF::FFFF

Loopback

자기 자신을 가리키기 위해 만들어진 예약된 IP 주소
현재 조작 중인 컴퓨터를 네트워크 연결 대상으로 인지하기 위해서 만들어낸 IP 주소
IPv4 -> 127.0.0.1 ~ 127.255.255.255 // IPv6 -> ::1 (0::0::0::0::0::0::0::1)
localhost :: 운영체제 내부의 설정 파일에 localhost-127.0.0.1 이라고 작성했기 때문에 현재 컴퓨터 접근
리눅스에서는 /etc/host 파일에 연결되어 있음

private IP (사설 IP)

대역

내부 네트워크 구성을 위해서 사용하는 IP
이 IP 를 가지고는 인터넷에 직접 연결할 수 없습니다.
최근에는 보안 그리고 IP 를 유동적으로 할당하기 위해서 사용합니다.

A class :: 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
B class :: 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
C class :: 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

유동 IP 와 고정 IP

유동 IP : IP 가 변하는 것
고정 IP : IP 가 고정되는 것

동일한 네트워크

통신이 가능한 대역의 IP 를 가지고 있어야 합니다.

서브넷 마스크

네트워크 규모를 나타내기 위한 마스크, 스위치의 역할과 유사함 (네트워크 분할)
IP 주소와 마찬가지로 32비트로 표현
앞에서부터 연속된 1까지의 IP 가 같으면 동일 네트워크로 간주 -> 라우터를 통해 외부로 나가지 않고 통신이 가능하도록 해주는 역할

ex)
ip -> 0.0.0.7 // subnet mask -> 255.255.0.0
ip -> 00000000 00000000 00000000 00000111
subnet mask - > 11111111 11111111 00000000 00000000
=> 0.0.x.x 는 모두 동일한 네트워크의 컴퓨터로 간주

동일 네트워크 대역을 표현할 때 서브넷 마스크를 이용하기도 하지만 비트 수를 이용하기도 합니다.

ex)
IP 주소 뒤에 /를 하고 일치해야 하는 비트 수를 적어 줍니다.
192.168.202.207 && 255.255.255.0 => 192.168.202.207/24
컴퓨터 -> subnet mask // 네트워크 설계 -> 일치해야하는 비트 수를 뒤에 적는 CIDR 방식 사용

네트워크 대역으로 IP 주소를 표현하면 일치해야 하는 부분을 네트워크라고 하고 일치하지 않아도 되는 부분을 호스트라고 합니다.
:: 192.168.202 는 네트워크 207은 호스트
클라우드 시스템을 직접 구축해야 하는 상황에서는 IP를 할당하는 로직을 구현해야 합니다.
하나의 네트워크 대역에서 할당할 수 있는 주소의 개수 = 주소의 개수 - 2 (시작 번호 & 끝 번호 사용 불가능)
:: 시작 번호 : 외부에서 해당 네트워크를 찾아오기 위한 대표 주소
:: 마지막 번호 : broadcast 를 위한 주소, broadcast 는 전체와 통신을 하는 것
Gateway : 외부 네트워크와 통신하기 위해서 내부 네트워크에서 접근해야 하는 곳
:: 네트워크 장비와 연결되는 지점으로 해당 네트워크를 나가야 하는지 아닌지를 확인해주는 곳으로 주소를 부여, 일반적으로 첫번째 주소 부여
허브의 데이터 전송 방법 : broadcast 사용, 허브를 통해서 데이터를 전송할 때 송신자 -> 허브 -> 모든 네트워크 전송 + 수신자 정보 -> 모든 컴퓨터는 받은 후 수신자 정보 불일치 시 폐기
대역

A class : 255.0.0.0
B class : 255.255.0.0
C class : 255.255.255.0

네트워크 수 계산

기업 내부에 네트워크 수를 계산하는 쉬운 방법은 라우터를 기반으로 하는 것입니다.
라우터 장비만 네트워크를 분할 할 수 있으며 라우터 장비와 연결된 하나의 회선은 별도의 네트워크입니다.
네트워크에 따라 IP 주소 대역이 서로 달라져야 합니다.
인프라를 직접 구성할 때 필요한 작업입니다.
라우터와 스위치의 구분

라우터 : 네트워크를 구분할 수 있음
스위치 : 네트워크를 분류할 수 없음
최근 스위치의 기능을 라우터까지 확장해서 출시를 하며 L3 Switch, L4 Switch 등으로 불립니다. L3 가 라우터를 의미합니다.
스위치는 가상 집단을 나누어서 허브와 연결하여 사용하여도 broadcast 하는 집단의 크기가 작아서 속도가 빨라집니다.

Routing 과 Switching

Routing

3 계층의 주소를 보고 목적지로 전송하기 위한 경로를 설정하는 것이 라우팅
IP 주소 :: 서브넷 마스크를 이용해서 주소를 계층으로 만들어 놓은 것입니다.
MAC Address 는 주소에 계층이 없으며 계층이 없는 주소를 Flat Address 라고 합니다.
라우팅 테이블 :: 경로를 찾아서 해당 경로를 기록해 놓는 테이블
이후 동일한 경로를 찾는 경우 라우팅을 이용해 찾아가고 라우팅 테이블은 주기적으로 업데이트를 합니다.

Ethernet Switching

하나의 물리적인 네트워크 안에서 다시 네트워크를 분할하고자 하는 경우 사용
구축 :: 2중화를 해서 구축하는 것이 좋습니다.
:: 2중화 :: 장애를 대비하기 위함, 부하를 분산하기 위함 => Load Balancing
segment ::논리적으로 분할된 네트워크

스위치 :: segment 를 분할하기 위한 장비
VLAN :: 포트 별로 분할한 세그먼트, 즉 분할한 네트워크를 말함

=> Router 와 Switch 를 적절히 배치해서 트래픽을 분산해야 하고 이를 기반으로 bandwidth 를 산정해서 네트워크 구성을 해야합니다.

응용 계층 프로토콜

실제 서비스와 관련된 프로토콜 :: 인간이 사용하는 서비스와 관련된 프로토콜

인터넷 관련된 프로토콜

TCP 와 UDP

4계층 프로토콜
전송 방식에 관련된 프로토콜
TCP == stream

>> 연결형 프로토콜
>> 신뢰성이 높음
>> HTTP, HTTPS

UDP == datagram

>> 비연결형 프로토콜
>> 전송 속도가 빠름
>> Datagram 이라고도 함
>> DNS, NTMP 등
>> Apple 의 APNS 와 Google 의 FCM
>> 중요한 메시지 전송에는 사용하면 안됨
목적지에서 데이터를 받았는지 여부를 확인할 방법이 없음 ex) 카카오톡, 알림 서비스

VLAN 과 TRUNC

하나의 물리적인 네트워크를 논리적으로 분할하는 것
IP 주소와 서브넷 마스크를 이용해서 분할 - 장비 없이도 가능
논리적으로 분할을 하게되면 내부 통신으로 접근할 수 없습니다.
스위치와 같은 장비로 분할을 하면 트래픽도 전달이 안됩니다.
cloud 환경에서 여러 컴퓨터를 묶고자 할 때 사용하는 개념입니다.
웹 서버, 데이터베이스 서버, API 서버, Application Server 등을 하나의 VLAN 으로 묶어 통신 가능
외부로 노출시켜야 하는 컴퓨터나 public 설정을 해서 보안을 강화하고 트래픽을 최소로 사용하도록 설계를 할 수 있습니다.

NAT

내부 네트워크 -> 외부 네트워크로 접속을 하기 위해서는 Private 가 아닌 IP 주소가 필요
private IP 주소를 외부의 공인 IP 주소로 변환해주는 서비스
적은 IP 주소를 가지고 더 많은 컴퓨터에게 인터넷을 사용할 수 있도록 하기 위해서 사용합니다.
외부에서 내부 컴퓨터에 직접 접근할 수 없도록 IP 주소를 숨기기 위한 목적으로 사용합니다.
Private IP :: 내부 네트워크에서 컴퓨터를 구분하기 위한 IP, 외부의 IP 와 중복되어도 가능함

>> 10.0.0. ~ 10.255.255.0
>> 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
>> 192.168.0.0 ~ 192.168.0.255

MAC Address :: NIC (Network Interface Card) 의 구별자
네트워크는 사용자가 설정한 이름으로 구분을 할 수 없어 MAC Address 를 사용합니다. (HUB 가 구별하는 경우)
계층 :: 분류를 하는데 편리해짐, 재사용성이 좋아짐 => OSI 7 계층 또한 필요에 따라 계층을 교체할 수 있음
하나의 회선(IP)을 분할해서 사용할 수 있음 (=포트포워딩)
보안 :: 기업에서 많이 사용하는 이유, 외부에서 내부 컴퓨터에 직접 접근할 수 없습니다.

Dynamic NAT

동적으로 IP 주소를 할당하는 방식입니다.
네트워크 장비가 몇 개의 IP pool 을 가지고 내부 네트워크에서 외부 네트워크에 진입할 때 동적으로 변환을 시키는 방식입니다.
내부 컴퓨터는 클라이언트용으로는 사용가능지만 고정IP를 갖는 서버용으로는 사용할 수 없습니다.

NAT Overload

Dynamic NAT 만으로 Public IP 주소를 절감하는 효과는 미비합니다. 따라서 NAT Overload
컴퓨터 애플리케이션 :: 특정 컴퓨터의 서비스를 이용할 목적으로 만들어집니다.
:: 컴퓨터에 접속한 후 자신이 원하는 프로세스 또는 서비스에게 요청을 전송합니다.
PID (프로세스 ID) :: 컴퓨터에서는 프로세스를 구분하기 위해 사용합니다.
:: 외부 컴퓨터에서 접속 시 PID 가 아닌 port 의 개념을 이용해서 원하는 서비스를 요청합니다.
NAT 오버로드, PAT (Port Address Translate) :: 네트워크 장비에서 내부 네트워크의 컴퓨터를 구별할 떄 IP 만 사용하는 것이 아니고 포트까지 이용해서 구별 -> 훨씬 많은 컴퓨터를 내부 네트워크에서 사용하는 것이 가능해짐
port : 0번, 65535번 는 사용 불가능, 1024번까지는 알려진 포트로 특정 프로토콜의 기본 포트

telnet : 23번 포트
ssh : 22번 포트
http : 80번 포트
https : 443번 포트
mysql : 3306번 포트
mongoDB : 27017번 포트

NAT 를 사용하는 환경에서 NAT 내부의 컴퓨터를 서버로 사용하고자 하는 경우

(Static NAT) :: 네트워크 장비 -> 외부 IP 와 Port 에 내부 장비의 IP 와 Port 가 고정되어서 변환이 되도록 해주면 됩니다.
외부 IP 를 이용해서 내부 컴퓨터에 접속이 가능합니다.
Virtual Box -> 각각의 VM 을 내부 컴퓨터로 인식
리눅스 & 윈도우즈는 외부에서 내부 접근을 막아놓음. 동일한 네트워크에서 접속이 가능함.

Access List

라우터 또는 컴퓨터를 통과하는 패킷 중 불필요하거나 나쁜 의도를 가진 패킷을 차단하기 위해서 작성합니다.
TPC, UDP 로 적기도 하고 각각의 프로토콜을 적는 경우도 있습니다.
종류

Standard Access : 패킷의 허용 및 차단 기준이 출발지 IP 주소
Extended Access : 패킷의 허용 및 차단 기준이 출발지 IP 주소, 목적지 IP 주소, 프로토콜, 포트 번호

허용 여부

permit :: 혀용
deny :: 거부
permit all || deny all :: 운영 체제 내부에서는 port 번호만 기재하여 방화벽을 해제하고 사용합니다. 실무에서 많지 않습니다.
permit any || deny any :: 전체를 허용하거나 거부하는 것이 가능합니다.
게임 서버 :: 중국 서버만 따로 만들어 permit all, deny all 을 사용합니다.

작성법

Standard Access List
형식 :: permit 나 deny IP주소 와일드카드마스크
:: 서브넷 마스크와 반대 - 반드시 일치하는 것이 0, 일치하지 않아도 되는 것이 1
ex) 11.1.1.0/24 네트워크를 허용 => permit 11.1.1.0 0.0.0.255
네트워크 장비 설정 또는 컴퓨터에 설정 또는 어플리케이션에 설정
:: 일반적으로 네트워크 장비를 설정하기 어려워 소프트웨어적 설정을 진행합니다.
여러줄로 작성 가능하며 위에서부터 순차적으로 적용됩니다.
위줄이 작은 규모 ---> 아래쪽이 작은 규모 로 작성해야합니다.

-- 11.1.1.0/24 네트워크에서 11.1.1.1 에 해당하는 컴퓨터만 허용하고 나머지는 모두 거부 
-- 이외 네트워크는 모두 허용

permit 11.1.1.1 0.0.0.0 (0.0.0.0 대신 permit 다음에 host 라고 하면 하나의 컴퓨터)
deny 11.1.1.0 0.0.0.255
permit any

extended Access List
형식 : permit 이나 deny TCP | UDP | IP 소스 네트워크 목적지 네트워크 [port 조건]
permit ip any any :: 모든 트래픽 허용

FTP --> 20/21
Telnet --> 23
SMTP(메일) --> 25
DNS (Domain Name Service) --> 53
HTTP (Hyper Text Translate port) --> 80

-- 11.1.1.0/24 네트워크에서 11.1.2.0/24 네트워크로 향하는 20번 포트만 거부
deny tcp 11.1.1.0 0.0.0.255 11.1.2.0 0.0.0.255 eq20


-- FTP :: 파일 전송 프로토콜로 TCP 서비스이며 포트번호는 20번과 21번 사용
-- 11.1.1.0/24 네트워크가 파일 전송하는 것을 금지
-- deny 이후 permit 조건 추가 주의 
deny tcp 11.1.1.0 0.0.0.255 any eq20/21
permit ip any any

deny tcp 11.1.1.0 0.0.0.255 0.0.0.0 255.255.255.255 eq20
deny tcp 11.1.1.0 0.0.0.255 0.0.0.0 255.255.255.255 eq21
permit ip any any

이미지 참조
https://velog.io/@younghwan/NAT

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