redis education network layers

Network Layers

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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.

IP Address Classes

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

다른 Network간에 Load Balancing Network Load Balancer (AWS) Router가 Load Balancer 기능이 있는가?

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

IEEE 802.3 이더넷 프레임

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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