제 1장 인터네트워킹

Contents 1 네트워크 소개 2 통신 기본 이론 3 OSI 7계층 4 TCP/IP

1 네트워크 용어 -1 일반적으로 네트워크를 말할 때 가장 많이 사용되는 용어는 아래와 같이 4가지로 나누어진다. Network 망 네트워크 데이터 통신에서 가입자의 단말기를 전화회선 등의 공중 통신회선으로 연결하여 정보가 교환될 수 있는 통신환경 Networking 망구축 네트워크를 구축하는 행위 Internetworking 인터네트워킹 전략적으로 정보화된 간접 자본들위에서 컴퓨터 시스템, 소프트웨어 통신장비들을 연결, 네트워크와 네트워크를 연결하는 것을 인터네트워킹이라 부른다. Internet 인터넷 전세계의 컴퓨터 네트워크가 상호 연결된 복합 컴퓨터 네트워크, 네트워크의 네트워크

1 -2 네트워크 구축 기술 네트워크 구축할 수 있는 기술은 아래와 같이 3가지로 나눌 수가 있다. 구내 망 구축에서 사용하는 LAN과 100Km 내외의 시내 망 구축에서 사용하는 MAN 기술이며, 지역과 지역 또는 나라와 나라 를 서로 구축할 때 사용되는 WAN 기술이 있다. (1) LAN 의미 - LAN은 Local Area Network 약어이며, 근거리 통신망이라고 한다. - LAN은 IEEE 국제전기 전자자문위원회에서 다수의 독립적인 컴퓨터 기기들이 상호간에 통신이 가능하도록 하는 데이터 통신 시스템이다. - LAN이란 제한된 거리 안에 있는 컴퓨터끼리 LAN 케이블이라는 전송매체를 이용하여 통신을 하는 것을 의미한다. 즉, 한 네트워크 정보들간에 공유 및 교환이 가능하게 하는 고속 데이터 통신이다. 건물내 LAN 스위치 스위치 이더넷 서버

1 -2 네트워크 구축 기술 (2) WAN 의미 - WAN이란 LAN의 개념을 확장한 광역의 시스템이다. - 광역의 네트워크의 개념으로 지역과 지역을 연결하거나 국가를 연결하여 주는 대규모의 시스템을 의미한다. - WAN의 속도는 LAN보다 훨씬 느리다. LAN은 일정한 근거리 통신망으로써 거리가 멀지 않기 때문이며, WAN 원거리 통신망으로써 범위가 상당이 넓기 때문이다. 서울 부산 W A N 수십 Km ~ 수백 Km

1 -2 네트워크 구축 기술 (3) MAN 의미 MAN은 Metropolitan Area Network의 약어이며, LAN 보다는 크지만, WAN에 의해 커버되는 지역보다는 지리적으로 작은 장소 내의 컴퓨터 자원들과 사용자들을 서로 연결하는 네트웍이다. 이 용어는 한 도시 내의 네트웍들을 하나의 거대한 네트웍으로 서로 연결하는데 적용된다. 이 용어는 또한 몇몇 근거리통신망들을 브리지를 이용하여 백본 회선에 연결하는 것을 의미하기도 한다. 후자의 경우를 때로 캠퍼스 네트웍이라고 부르기도 한다.

-1 2 데이터 통신 개요 (1) Data 통신 이란.. 전기 통신법 제45조 : 전기통신의 회선에 전자 계산기의 본체와 그에 부수되는 입출력 장치 및 기타의 기기를 접속하고, 이에 의하여 정보를 송수신 또는 처리하는 통신. 모든 정보 기계 사이에 디지털 형태의 정보를 송수신하는 것으로써 정보의 처리부분까지 확장 시키기도 함. 여기서 정보기계는 Host Computer 및 Terminal 등을 포함. (2) 데이터 통신 시스템 컴퓨터와 원거리에 있는 터미널 또는 다른 컴퓨터를 통신으로 결합하여 정보를 처리하는 시스템 통신 회선을 통해 데이터의 전송을 담당하는 부분 (데이터전송장치) 와 컴퓨터를 이용하여 정보를 가공, 처리, 보관하는 기능을 수행하는 부분 (데이터처리장치) 로 구분

2 -1 데이터 통신 개요 (3) 데이터 전송장비 (송신신호) (전송로신호) 송신부 구조 (전송로신호) (수신신호) MODEM (MOdulation + DEModulation) DTE로부터 받은 2진 신호를 아나로그 신호로 변조하여 전송하며, 수신단에서는 아나로그 신호를 다시 2진 신호로 복조하여 DTE로 전달해 준다. Encoder 부호화기 MOdulation 변조기 Band Limited Filter 대역폭 제한 필터 (송신신호) (전송로신호) 송신부 구조 BLF DEModulation 복조기 Equalizer 등화기 Decoder 복호화기 (전송로신호) (수신신호) 수신부 구조

2 -1 데이터 통신 개요 (3) 데이터 전송장비 Bipolar Signal Unipolar Signal (4Wire 실선) DSU (Digital Service Unit) DTE로부터 받은 직렬 Unipolar 신호를 전화국까지 전송하기 위하여 Bipolar 신호로 변환 DSU는 4W 실선을 이용하여 가입자와 전화국 PCM 장비간에 디지틀 Bipolar 신호로 데이타를 전송 초기 DSU는 56K 만 제공하였으나 근래에는 2.4/4.8/9.6K 등 저속도와 64K까지 제공하는 All Rate DSU 가 주류 DSU는 회선의 전압차를 이용하여 ‘0’ (0 V)과 ‘1’ (+3/-3V)을 표현하여 데이타를 전송한다. Bipolar Signal Unipolar Signal 전화국 PCM 장비 DSU (4Wire 실선) (RS-232 or V.35)

2 -1 데이터 통신 개요 (3) 데이터 전송장비 Bipolar Signal Unipolar Signal CSU (Channel Service Unit) CSU는 가입자 DTE 장비 (MUX, Router, FRAD)의 Unipolar 신호를 Bipolar 신호로 변환 CSU의 회선을 전화국의 T3 MUX에 직접 접속할 수 있도록 T1/E1 프레임을 생성 CSU에서 Channel이라는 의미는 T1/E1 프레임의 64K Time Slot을 의미하며 T1의 경우 24개 64Kbps Time Slot으로 구성되어 1.544Mbps의 속도를 제공 E1의 경우에는 32개 64Kbps Time Slot으로 구성되어 2.048Mbps의 속도를 제공 CSU의 회선속도는 항상 T1 또는 E1이며, 채널 속도는 가입자가 원하는 만큼 T1/E1 속도 범위내에서 Nx56K 또는 Nx64K로 자유롭게 조정 가능 전화국 MX13 MUX (T3) Bipolar Signal Unipolar Signal FRAD MUX Router O/R CSU 전송매체 : Screen Cable 전송속도 : 1.544Mbps(T1), 2.048Mbps(E1) 전송프레임 : D4, ESF Time Slot(DS0) : 24CH(T1), 32CH(E1) 인터페이스 : V.35, RS449 등 전송속도 : N x 56/N x 64K

2 -1 데이터 통신 개요 (3) 데이터 전송장비 Bipolar Signal Unipolar Signal HSM (High Speed Modem) 전화국과 가입자간을 4Wire 실선으로 고속 (64Kbps ~ 768Kbps)의 데이터 서비스를 제공할수 있는 장비 Conditional Diphase Modulation 기법을 사용하여 실선에서 고속 디지털 전송이 가능하도록 하는 기술 Bipolar Signal Unipolar Signal 전화국 MX13 MUX (T3) FRAD Router SDNS MUX HSM T1/E1 D4, ESF - V.35, RS449등 - 64Kbps~768Kbps - 4Wire 실선 - Conditional Diphase Modulation - V.35, RS449등 - 64Kbps~768Kbps

2 -1 데이터 통신 개요 (3) 데이터 전송장비 Unipolar Signal HDSL (High bit rate Digital Subscriber Line) 전화국과 가입자간의 전송속도를 기존의 4W 실선을 이용하여 고속 (T1/E1)으로 제공하는 장비. 망 사업자들이 가입자에게 T1/E1 속도를 제공하기 위해서는 Screen Cable 과 Repeater를 구성하거나 광 케이블을 구성하여야 하는데 소요 비용이 엄청나기 때문에 이 비용을 줄이고자 개발한 기술 Unipolar Signal 전화국 MX13 MUX (T3) FRAD Router 768Kbps/1024Kbps 2.7Km 이상 HDSL - 4Wire 실선 - 2B1Q - CAP - V.35, RS449 (128K ~ 2048K) - T1/E1, D4, ESF T1/E1 D4, ESF 768Kbps/1024Kbps

2 -1 데이터 통신 개요 (3) 데이터 전송장비 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) ADSL은 데이타 통신과는 약간 다른 응용에 사용되는 기술로서, 주로 VOD (Video On Demand) 응용에 주로 사용되는 기술. 전화국과 가입자간에 실선을 이용하여 고속의 서비스를 제공한다는 의미에서는 HDSL로 유사. ADSL은 HDSL과는 달리 2W 실선망을 이용하여 전송하며, 전화국에서 가입자 방향으로는 최대 6Mbps까지 전송 가능하고, 가입자에서 전화국 방향으로는 최대 640Kbps로 전송하는 비대칭형 방식을 사용. TV VOD SYSTEM 1.5/6M ADSL ADSL - 2Wire 실선 - 2.7Km 이하 - 하향 6M/상향 640K

2 -1 데이터 통신 개요 (4) 전송기술 전송매체 컴퓨터 터미날 전송장비 전송장비 단방향통신 데이터 흐름 전송매체 컴퓨터 통신 방향별 분류 단향통신과 다중통신 (Simplex, Duplex) 전송매체 컴퓨터 터미날 전송장비 전송장비 단방향통신 데이터 흐름 전송매체 컴퓨터 터미날 전송장비 전송장비 반이중통신 데이터 흐름 (교대) 전송매체 컴퓨터 터미날 전송장비 전송장비 전이중통신 데이터 흐름 (동시)

2 -1 데이터 통신 개요 (4) 전송기술 아날로그 : 음성신호, Modem 등 전송 신호 형태별 분류 Analog 및 Digital 전송 아날로그 : 음성신호, Modem 등 디지털 : 컴퓨터의 정보신호 (DSU, T1 MUX 등)

2 -1 데이터 통신 개요 (4) 전송기술 전송 방법별 분류 직렬전송 한 글자를 이루는 전 비트들이 하나의 전송회선을 통해 전송 전송속도가 늦고 구성이 복잡 전송매체 비용이 저렴 병렬전송 한 글자를 이루는 각각의 비트들이 각각의 전송회선을 통해 전송 전송속도가 빠르고 구성이 단순 전송매체의 전체적인 구성 비용이 비쌈 CPU와 주변기기 사이에 유용

2 -1 데이터 통신 개요 (4) 전송기술 전송 기법별 분류 비동기식 전송 (Asynchronous) 각 문자의 앞에는 1개의 Start bit, 끝에는 1~2개의 Stop bit 사용 각 글자 사이에는 일정치 않은 휴지시간이 존재 송신측과 수신측 사이에 동기 불필요 주로 저속 전송에 사용 동기식 전송 DATA의 앞에 동기문자 필요 Timing Signal 공급이 필요 송신측과 수신측이 항상 동기를 이루어야 함 DATA로 묶은 글자들 사이에 휴지시간이 필요 없음 주로 고속 전송에 사용 Terminal에 Buffer 필요

2 -1 데이터 통신 개요 (4) 전송기술 비트 (bit) 정보를 표현하는 최소의 단위 “0”과 “1”로 표시 (1은 보통 0보다 높은 전압으로 표현) 1초에 전송되는 비트의 수를 bps(bit per second )로 표현 보오 (baud) 매초당 몇번의 신호 변화가 있었나 혹은 매초당 몇번의 다른 상태로 변화가 있었나를 나타내는 신호 속도의 단위 한비트가 한신호 단위로 쓰이는 경우에는 보오속도와 bps가 동일 DI-BIT, THREE-BIT, QUAD-BIT가 신호의 단위인 경우 baud 속도는 bps속도의 1/2, 1/3, 1/4과 같다

3 -1 OSI 7계층 모델 개요 통신기능층 응용기능층 하 위 층 상 7 1 2 3 4 5 6 제 6 층 : 표현층(Presentation Layer) 제 5 층 : 세션층(Session Layer) 제 4 층 : 전송층(Transport Layer) 제 3 층 : 네트웍층(Network Layer) 제 2 층 : 데이타링크층(Data Link Layer) 제 1 층 : 물리층(Physical Layer) 제 7 층 : 응용층(Applicaion Layer) 통신 네트워크 기능층 Communication Media 단말 시스템 통신망

-2 3 OSI 7계층 모델 (1) 응용 계층 (Application Layer) OSI 7계층에서 응용 계층은 사용자와 컴퓨터가 서로 통신하는 곳이다. 즉, 네트워크 프로그램을 사용자가 컴퓨터한테 지시를 하는 사용자 인터페이스이다. WWW (World Wide Web) 사용자가 인터넷 익스플로러 및 넷스케이프 같은 브라우저를 이용하여 정보 및 웹 사이트로 접속을 할 수가 있다. E-Mail 프로그램 E-mail 프로그램을 이용하여 서로 다른 사용자에게 메시지를 주고 받을 수가 있다. 인터넷 검색 프로그램 Yahoo, Naver, Mns등을 이용하여 인터넷상에서 필요한 정보를 검색. 기타 : Telnet , HTTP

3 -2 OSI 7계층 모델 (2) 표현 계층 (Presentation Layer) 응용 계층에서 프로그램을 실행을 하게 되면, 사용자 언어를 컴퓨터가 알 수 있는 언어로 변환시켜 주어야 한다. 즉, 전송에 앞서서 데이터를 표준 포맷으로 교환을 함으로써 정확하게 데이터를 전송할 수 있게 해주는 기술이 바로 표현 계층의 역할이다. 부호화 암호화 압 축 복호화 압축해제 하 위 계 층 응용 계층에서 일반 텍스트 파일 또는 실행 파일을 전송을 했을 경우

3 -2 OSI 7계층 모델 (3) 세션 계층 (Session Layer) 세션 계층은 일반적으로 서로 다른 데이터가 섞이지 않도록 합니다. 즉, 응용 계층에서 보낸 데이터가 서로 섞이지 않도록 하며, 표현 계층 사이에서 세션을 설정하고 관리하는 역할을 한다. 세션 연결 3 세선 연결 2 세션 연결 1 서버 그림은 여러 사용자들이 한 서로 각기 다른 프로그램을 요청을 하고 있다. A 사용자는 인터넷, B 사용자는 네트워크 프로그램, C 사용자는 전자 우편 등을 요청하고 있다. 하지만, 사용자가 요청한 정보를 정확이 제공을 하지 않을 경우 많은 문제점이 일어나게 된다. 이러한 문제점을 해결 하기 위해서 세션 계층은 단향방식(오직 한 방향으로 보낼 수 있는 통신회선의 성질), 반 방향, 양 방향을 제공하여 시스템 사이의 통신을 조절을 하는 역할을 한다.

3 -2 OSI 7계층 모델 (4) 전송 계층 (Transport Layer) 트랜스포트 레이어는 흐름 제어, 오류 수정 등을 제공하며, 끝 대 끝간의 데이터 전송을 제공하게 된다. 그리고 송신지의 컴퓨터와 수신지의 컴퓨터 사이에 논리적으로 연결을 수행하게 된다. < 데이터 전송과정> A B WAN 데이터 전송 전송계층은 목적지까지 데이터를 안전하게 전송할 수 있게 해야 하는지 아니면 목적지까지 데이터가 전송되는 것을 책임을 지지 않아도 되는지를 결정을 하게 된다. 이러한 것을 결정하기 위해서 사용되는 프로토콜은 TCP와 UDP 이다.

3 -2 OSI 7계층 모델 전송계층 F T P 21 23 25 53 E L N S M D R I 69 161 520 TCP (4) 전송 계층 (Transport Layer) 아래 표는 응용계층에 해당되는 수많은 응용프로그램이 있고 전송계층에 수행하는 기능을 하기위해 TCP 포트 및 UDP 포트 값을 부여하여 데이터을 전송할때 고유의 포트번호을 구분하고 데이터 전송을 수행 합니다. 전송계층 F T P 21 23 25 53 E L N S M D R I 69 161 520 TCP UDP 응용계층 Port Number

3 -2 OSI 7계층 모델 (5) 네트워크 계층 (Network Layer) 네트워크 구성과 관련된 주소체계 정의 목적지까지 데이터가 전달될 수 있도록 최적경로를 선택하는 기능 제공한다. 네트워크계층은 데이터가 목적지까지 전달될 수 있도록 최적의 경로를 선택하여 제공하는 역할을 한다. 즉, 목적지 시스템으로 가기 위해서는 어떤 경로로 가야 빨리 갈수가 있는지 알려주는 것이 네트워크 계층이다. A B D C

LLC (Logical Link Control) MAC (Media Access Control) -2 3 OSI 7계층 모델 (6) 데이터링크 계층 (Data Link Layer) 데이터 계층은 상위 계층에서 보낸 데이터를 나누어서 전송에 필요한 정보를 하위계층인 물리적 계층으로 전달하는 역할을 하며, 물리적 계층이 정상적으로 동작하는지 확인하는 것이다. 즉, 네트워크 층에서 확인한 주소의 상대와 물리적 연결을 위한 통로를 열고 유지하며, 에러를 검출하고 수정을 하게 된다. 802.2 LLC (Logical Link Control) MAC (Media Access Control) 802.3 CSMA/CD Data Link Layer Physical Layer LLC (Logical Link Control) LLC 계층은 상위 계층인 네트워크 계층과 연결을 가능하게 하는 역할을 한다. MAC (Media Access Control) MAC 프로토콜들은 물리적 계층과 물리적 매체 접속 방식을 다루어 여러 대의 컴퓨터들 사이에 하나의 회선을 공유하는 방법이다.

3 -2 OSI 7계층 모델 (7) 물리계층 (Physical Layer) <물리계층 구조> A B Host A Host B 물리 계층 WAN DTE DCE ① DTE ( Data Terminal Equipment ) : 회선 가입자 쪽. ② DCE ( Data Circuit-Terminating Equipment) : 회선 사업장

-1 4 TCP/IP의 개념 TCP/IP란 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol) 과 인터넷 프로토콜(Internet Protocol)의 약어이며,다양한 형태의 네트워크상에서 서로 다른 시스템들의 데이터 교환을 가능하게 해주는 프로토콜이다. TCP/IP 통신 계층은 OSI 7계층을 축소하여 만든 것이다. 현재 우리가 사용하고 있는 계층은 바로 TCP/IP인 4계층 구조를 가지고 사용을 한다. 그림과 같이 1, 2계층을 통합하여 네트워크 접속 계층이라고 하며, 3계층은 인터넷 계층이다. 그리고 4계층은 전송계층으로 사용하며, 5, 6, 7계층을 합쳐서 응용계층이라고 한다.

4 -1 TCP/IP의 개념 1. TCP/UDP TCP 연결지향 통신을 제공하여 신뢰성 있는 데이터 전송을 제공한다. Application TCP Transport UDP Internet TCP 연결지향 통신을 제공하여 신뢰성 있는 데이터 전송을 제공한다. 연결 지향 통신을 위해 데이터 전송 전에 일련 번호(Sequence numbers) , 긍정 응답 번호 (Acknowledgments)가 포함되는 세션 설정을 수립한다. 신뢰성 있는 데이터 전송을 위한 추가 과정의 진행이 필요하기 때문에 UDP 보다 데이터 전송 속도는 느리다. UDP 비 연결지향 통신을 제공하며 데이터의 신뢰성 있는 전송은 상위 계층의 프로토콜에 의존한다. 신뢰성 있는 통신을 위한 과정이 생략 됨으로 빠른 데이터 전송을 제공한다.

Windows Sockets Interface -1 4 TCP/IP의 개념 1. TCP/UDP 1) 포트번호 Sockets Application Applications FTP Server TFTP Server Web Server Web Browser TCP Ports 20,21 UDP Port 69 TCP Port 80 TCP Port 1210~ Windows Sockets Interface Transport 0 . . . 65536 0 . . . 65536 TCP UDP Network IP 포트번호는 TCP/UDP 헤더에 붙는 정보 중 일부분이며 송신 쪽 포트와 목적지 포트로 구성된다. 송신 쪽 포트는 요청을 보내는 클라이언트 쪽 응용프로그램이며 목적지 포트는 일반적으로 요청에 응답하는 서비스 (http, ftp, telnet..)를 나타낸다. 클라이언트 응용프로그램을 나타내는 포트번호는 서비스 요청이 있을 때 운영체제에 의해 동적으로 할당 되며 요청을 받는 서버용 응용프로그램에 대한 포트 번호는 well-known 포트 번호라하여 IANA에서 관리한다. 포트번호는 0에서 65,536까지 사용 될 수 있지만 Well-known포트번호는 1에서 1024사이에 사용되며 클라이언트 응용프로그램에 대한 포트번호는 1024 이후 번호가 사용된다.

4 -1 TCP/IP의 개념 TCP의 Well-Known 포트 번호 Well-known 포트번호(TCP) 응용프로그램 서비스 20 ftp (데이터 채널) 21 ftp(제어 채널) 23 telnet 25 Smtp 80 http 110 pop3 119 nntp 139 netbios session service UDP의 Well-Known 포트 번호 Well-known 포트번호(UDP) 응용프로그램 서비스 15 Netstat 53 Domain 69 TFTP 137 NETBIOS-NS 138 NETBIOS-DGM 161 SNMP

4 -1 TCP/IP의 개념 1. TCP/UDP 2) TCP 헤더구조 TCP 헤더는 32비트단위의 워드(word)로 표현된다. 아무런 옵션도 사용되지 않은 상태의 TCP헤더는 5워드로 구성된다. TCP헤더정보는 TCP가 제공하는 전송, 신뢰성, 흐름제어, 프로토콜 다중화와 같은 기능을 제공하기 위한 제어정보가 들어 있다. Source Port(16) Destination Port(16) Sequence Number(32) Acknowledgement Number(32) Data Offset(4) Reserve(6) U R G A C K P S H T Y N F I Window(16) CheckSum(16) Urgent Pointer(16) Option Padding

4 -1 TCP/IP의 개념 1. TCP/UDP 2) TCP 헤더구조 TCP 헤더 구조 설명 Source Port (16)포트 송신측호스트와 목적지호스트의 통신에 연결되는 응용프로그램프로세스를 구별하기 위하여 사용된다. 예를 들어 호스트A에서 원격의 웹서버에 접속할 경우 호스트A에서는 임의의 포트번호를 할당하게 된다. 이 때 사용되는 포트번호는 0~65535사이의 포트번호가 자동으로 할당되지만 well-known포트번화와 같은 예약되거나 등록된 포트번호는 할당되지 않는다. 또한 시스템은 할당된 포트번호가 시스템내에서 고유함을 보장한다. Destination Port (16) 전송되는 TCP세그먼트가 서비스할 응용프로그램프로세스를 지정하는 데 사용된다. 예를 들어 호스트A가 웹서버에 접속하고자 하는 경우, wellknown포트번호인 80이 사용될 것이다. Sequence Number(32) TCP는 데이터를 세그먼트단위로 다룬다. 세그먼트는 가변적인 크기의 옥텟으로 구성되는 데 각 옥텟에는 Sequence Number가 할당된다. TCP세그먼트의 Sequence Number는 세그먼트의 데이터중 첫번째 옥텟에 할당된 번호이다. Acknowledgement Number (32) 수신측에서 송신측에 보고하는 번호다. 즉 수신측에서 수신확인한 세그먼트 순서번호 이후의 번호를 송신측에게 전송한다. 송신측은 세그먼트를 전송한 후 전송된 세그먼트를 전송큐에 저장하고 타임스탬프를 시작한다. 만일 정의된 시간동안 확인번호를 수신하지 못하면 데이터는 재전송된다. Data Offset(4) TCP헤더는 옵션필드를 갖고 있기 때문에 가변적인 길이를 가질 수 있다. 따라서 TCP세그먼트에서 헤더부분과 데이터부분을 구분하는 방법이 필요하다. TCP세그먼트는 32비트워드단위를 사용하므로 Data Offset도 32의 정수배로 표현된다. Window(16) 수신측에서는 수신버퍼의 처리능력을 송신측 TCP모듈에 알려야 한다. 송신측에서는 Window필드의 내용에 따라 세그먼트를 전송하여 흐름제어기능을 수행하며 네트워크를 효율적으로 활용할 수 있게 된다.

4 -1 TCP/IP의 개념 1. TCP/UDP 2) TCP 헤더구조 TCP 헤더 구조 설명(계속) ControlBits(6) 1)URG 예를 들어 telnet세션을 맺고 있을 경우, 연결된 응용프로그램 수신버퍼는 일반 데이터로 채워질 것이다. 이 때 응용프로그램을 제어하기위한 명령을 보내게 되면 수신버퍼의 기존 모든 데이터가 처리된 다음에 제어명령이 수행될 것이다. 이러한 경우 사용되는 플래그가 URG플래그로써 대역외의 데이터를 보낼 때 사용한다. 이는 수신자가 수신버퍼에 있는 옥텟을 처리할 때까지 기다리지 않고 비동기방식으로 응용계층에 즉시 통지하게 된다. 2) ACK TCP연결이 성립되면 ack플래그는 1로 설정된다. 이는 Acknowledgement Number 필드의 내용이 유효함을 의미한다. 3)PSH PSH비트는 송신측 응용프로그램에서 TCP가 SEND호출로 구현한다. PSH플래그는 TCP의 세그먼트경계와는 무관한 것으로 응용프로그램이 TCP버퍼에 저장되고 있는 스트림데이터를 전송해야 할 때 PSH플래그를 1로 설정한다. 즉 PSH플래그가 정의되지 않으면 버퍼에 저장되는 데이터는 전송되지 않는다. 수신측에서는 PSH플래그를 수신하면 TCP수신버퍼에서는 해당 데이터스트림을 응용계층으로 서비스해야 한다. 일반적으로 FTP와 같은 전송프로토콜은 전송해야할 파일의 마지막 세그먼트에서 또는 버퍼의 오버헤드를 피하기 위하여 PSH플래그를 설정한다. 4)RST RST비트는 오류로 인해서 TCP연결을 초기화 할 때 사용되는 비트로 정상종료상태가 아닌 오류상황을 나타낸다. 원인으로는 호스트내 문제, 또는 동기화의 지연등이다. 5)SYN 가상회로연결의 시작을 합의하기 위하여 사용한다. TCP연결은 SYN메커니즘을 이용하며 three-way handshaking을 이용한다. 6)FIN TCP는 연결을 설정하거나 또는 닫을 때 통신 주체간에 합의가 있어야 한다. TCP가 정상적으로 연결을 종료하는 경우 통신상에 있는 각 호스트는 FIN비트를 전송하여 TCP연결의 종료에 합의한다.

4 -1 TCP/IP의 개념 1. TCP/UDP 2) TCP 헤더구조 TCP 헤더 구조 설명(계속) Checksum(16) TCP는 세그먼트가 정확한 목적지에 도달했는지를 식별한다. 이를 위해 Checksum은 96바이트로 구성된 모조헤더를 사용한다. 즉 TCP모듈은 IP헤더정보를 부분적으로 이용하여 송신측 IP주소와 목적지 IP주소 그리고 프로토콜번호와 함께 TCP길이를 포함한다. TCP길이는 TCP헤더 뿐만 아니라 데이터필드까지 포함된 계산된 길이를 뜻한다. 따라서 TCP의 checksum은 통신쌍방의 고유한 연결임을 확인시킬 뿐 아니라 데이터의 무결성까지도 확인할 수 있다. Urgent Pointer(16) URG플래그는 통신에서 대역외의 데이터를 수신측에 보내어 특정 응용프로그램에서 제어명령을 수행한다고 하였다. 이러한 기능을 수행하기 위하여 함께 사용되는 것이 Urgent Pointer필드이다. Option TCP모듈에서 제공하는 옵션은 현재로써는 최대세그먼트크기(MSS)를 표시하는 옵션만이 사용되고 있다. 이는 최초 TCP연결을 설정하는 three-way handshaking 에서만 사용된다. MSS를 사용하지 않으면 TCP는 임의 크기의 TCP세그먼트를 전송할 수 있다. Padding TCP는 32비트 워드형식을 사용한다. 또한 옵션필드를 가지고 있으므로 가변적인 길이를 가질 수 있기 때문에 임의의 채워넣기비트가 필요하게 된다. Data TCP프로토콜이 전송하는 실제 데이터가 포함된다. 데이터는 옥텟단위로 각각의 순서번호를 가지며 TCP모듈은 첫번째 데이터옥텟에 할당된 순서번호를 Sequence Number필드에서 사용한다.

TCP Three - Way Handshake -1 4 TCP/IP의 개념 1. TCP/UDP 3) TCP 연결설정 (1) TCP 연결설정 Syn Seq=100 Ack 101, Syn Seq=224 Ack 225 TCP Three - Way Handshake TCP는 통신호스트간의 데이터전송에서 연결기반의 신뢰성을 제공한다. 연결기반은 통신이 시작되기 전 통신호스트간에 통신을 위한 합의를 하는 것으로 TCP 세션을 통해 연결 기반을 확립한다. TCP 세션은 three-way handshaking 메커니즘을 이용하여 수행된다. TCP 세션을 통해 서로간에 전송될 데이터의 순서 번호와 응답 번호(Ack), 버퍼의 크기등을 약속하게 된다. 약속된 설정값에 의해 TCP는 신뢰성 있는 통신을 제공하게 된다.

4 -1 TCP/IP의 개념 Sequence # Source Port Dest. Acknowledgement …. I just 1. TCP/UDP 3) TCP 연결설정 (2) TCP 데이터 전달 Sequence # Source Port Dest. Acknowledgement …. I just sent #11. I just got #11, now I need #12 1028 23 10 1 Dest . Seq. Ack 11 2 12

4 -1 TCP/IP의 개념 Sender Receiver Packet 3 is Dropped Window size = 3 1. TCP/UDP 3) TCP 연결설정 (3) TCP 흐름제어 Sender Receiver Window size = 3 Send 1 Send 2 Send 3 Send 4 Ack 3 Window size = 2 Ack 5 Window size = 5 Packet 3 is Dropped

4 -1 TCP/IP의 개념 Source port (16) Destination port (16) Length (16) 1. TCP/UDP 4) UDP 헤더구조 Source port (16) Destination port (16) Length (16) Data (if any) Bit 0 Bit 15 Bit 16 Bit 31 Checksum (16) 8 Bytes Source Port: TCP의 Source Port와 동일. Destination Port: TCP의 Source Port와 동일. Length: UDP 헤더와 UDP 데이터의 전체 크기 Checksum: 에러의 검출을 위하여 사용된다. 에러의 검출만 되지 복구는 안 된다. Data: TCP의 그것과 같다.

4 -1 TCP/IP의 개념 2. IP(Internet Protocol) 1) IP 란? IP(Internet Protocol)은 TCP/IP구현에서 인터넷계층에서 기능하며 전송매체를 통한 데이터의 전달에 관여한다. IP는 전송되는 데이터 패킷들에 대하여 경로설정을 담당한다. 이를 위하여 IP프로토콜 헤더 정보에는 출발지와 목적지의 논리적인 주소를 나타내는 IP주소가 포함된다. 데이터를 전송하는 시스템 또는 네트워크를 통해 경유하게 되는 라우터들은 IP 헤더정보에 포함된 목적지IP주소를 보고서 패킷이 전달될 경로를 설정하게 된다. 2) IP의 특징 IP프로토콜은 비 연결 기반의 신뢰할 수 없는 프로토콜이다. 연결기반을 통한 신뢰성 있는 데이터의 전송은 상위계층인 전송계층에서 담당한다. 10.1.1.2 10.1.2.2 Host A Host B 10.1.2.2으로 전송. 10.1.1.1 10.1.2.1 A B 10.1.1.1로 전송 10.1.2.1로 전송 10.1.2.2로 전송 ① ② ③

-1 4 TCP/IP의 개념 2. IP(Internet Protocol) 3) IP 헤더

4 -1 TCP/IP의 개념 2. IP(Internet Protocol) 3) IP 헤더 구분 (비트) 설명 Version (4) IP데이터그램의 버전정보를 표시한다. 현재 사용되고 있는 IP는 IPv4이다. 따라서 이 필드는 IP패킷의 구조를 정의하게 된다. Header length (4) 헤더길이를 정의한다. IP헤더는 옵션을 포함할 수 있기 때문에 가변적일 길이를 가질 수 있다. 따라서 옵션이 없는 상태인 5워드에서 최대 15워드까지 정의될 수 있다. Type of service (8) 전송되는 IP패킷에 대해 QoS(Quality of Service)제공한다. 일반적인 패킷에 대하여는 루틴우선순위 및 일반 서비스를 의미하는 0(8)이 사용된다. 이는 OSPF와 같은 TOS를 인식할 수 있는 경로설정프로토콜에서 사용되어 라우팅결정을 내릴 수 있다. Total length (16) IP데이터그램의 크기를 바이트단위로 표시한다. 따라서 IP데이터그램의 최대 크기는 65535바이트까지 가능하다. Indentification (16) IP데이터그램에 대해서 붙여지는 고유번호이며 1~65535사이의 범위를 갖는다. 식별번호는 단편화정보와 같이 사용되여 IP데이터그램 단편을 특정 원본 IP데이터그램에 속하는 것으로 식별하는 데 사용된다. Fragment flag (16) 식별번호와 함께 사용되어 IP패킷이 단편화된 경우 수신측에서 원본 IP데이터그램으로 재조립하기 위한 정보가 들어가게 된다. Df(don’t fragment) 가 1로 설정되면 라우터나 호스트가 IP데이터그램을 단편화할 수 있음을 의미한다. Mf(more fragment)가 1로 설정되면 수신측에서는 조각난 단편이 더 있음을 의미하게 되며 0으로 설정된 것은 마지막 프레임을 의미한다. Time to live (8) IP데이터그램패킷이 네트워크를 통해서 활동할 수 있는 시간을 초로 계산한 것으로 실제 구현은 라우터를 통과할 때마다 1초씩 감소시키게 된다. TTL은 전송중인 패킷이 무한히 루프되는 것을 방지한다. Protocol (8) 프로토콜 다중화/개별화에 사용되는 제어필드로 IP모듈이 서비스할 상위계층의 프로토콜을 지정한다. 예를 들어 프로토콜필드에 “ 6 ” 이 사용되면 IP모듈은 데이터를 TCP모듈로 전달하게 된다. UDP는 “ 17 “을 사용하며 ICMP는 “ 1 “ 을 사용한다. Header checksum 헤더 첵섬필드는 IP헤더에만 적용되며, TTL값이 각 라우터에서 “1”초씩 감소하므로 새로이 계산되어 갱신된다. Source/Target IP address 단편화된 IP패킷을 포함하여 전송되는 모든 IP패킷에는 출발지와 목적지의 IP주소가 포함된다. 경로상에 존재하는 라우터는 목적지IP주소를 보고서 경로설정을 수행하게 된다. Option 옵션필드는 32비트 워드의 배수로 구성된다. 옵션필드는 IP패킷의 보안 및 경로기록과 출발지 경로설정 또는 인터넷 타임스탬프옵션등으로 채워질 수 있다.

4 -1 TCP/IP의 개념 3. ARP(Address Resolution Protocol) -ARP는 브로드 캐스트를 이용하여 목적지 컴퓨터의 IP주소를 MAC 주소로 변환하는 역할을 한다. -TCP/IP 네트워크 환경에서 각 컴퓨터간에 통신이 진행되기 위해서는 서로의 IP 주소와 하드웨어 주소(MAC 주소)를 알아야 한다. 호스트 A 10.1.1.30 10.1.1.10 10.1.1.20 .10의 하드웨어 주소는? .10은 00-04-ac-c5-c7-df 호스트 D 호스트 B 호스트 C 10.1.1.40 [하드웨어 주소를 알기 위한 과정]

4 -1 TCP/IP의 개념 4. RARP(Reverse ARP) RARP는 디스크가 없는 시스템에서 사용되는 것입니다. ARP는 IP 주소를 가지고 상대방의 하드웨어를 파악할 수가 있지만, RARP는 자신의 하드웨어 주소를 가지고 IP 주소를 요청하게 된다. 00-60-5c-f3-c6-50이며, IP 주소는 어떻게 됩니까? 00-60-5c-f3-c6-50은 10.1.1.10입니다. [하드웨어 주소를 가지고 IP 주소를 요청.]

Error: Request timed out. -1 4 TCP/IP의 개념 5. ICMP(Internet Control Message Protocol) ICMP 프로토콜은 오류 메시지를 알려줄 때 사용을 한다. 예를 들어, Ping은 UDP 프로토콜을 사용하는데, 마치 TCP 프로토콜 처럼 느껴지게 된다. 이유는 정확한 메시지를 확인 할 수 있기 때문이다. 하지만, 이 메시지는 ICMP 프로토콜이 전송을 한다. IP: 10.1.1.2 IP: 10.1.2.2 Host A Host B 10.1.20.10으로 전송되는 패킷 Error: Request timed out. 10.1.1.1 10.1.2.1 A B ① ② [ICMP 프로토콜이 오류 메시지를 전송하는 과정]

-2 4 TCP/IP와 OSI 7계층모델의 비교

4 -3 Ethernet 기술 OSI 7 Layer LAN Data Link Physical 8 2 . 3 5 F D I (bits, signals, clocking) LAN Data Link (frames) 8 2 . 3 5 F D I 802.2 LLC OSI 7 Layer Network Transport Session Presentation Application LAN의 용도 건물내의 Networks 백본 및 Access 캠퍼스의 Networks 백본 및 Access Metro Ethernet LAN 의 정의 OSI 7 Layer 중에서 Layer1/2에서 정의 HW의 MAC을 사용하여 통신 LAN Protocol의 종류 Ethernet : IEEE802.3 Token Ring : IEEE 802.5 FDDI

4 -3 Ethernet 기술 Logical Link Control Network LLC Data Link MAC Media Access Control Logical Link Control Network Data Link Physical LLC MAC Frame 802.2 LLC MAC Packet or Datagram LLC : 상위 Layer와 통신하는 Software 기능 LAN media 접속에 상관없이 상위 Layer와 통신을 가능하게 하는 역할 MAC : 하위 Layer와 통신하는 Hardware 기능

4 -3 Ethernet 기술 3. 데이터 링크에서의 Ethernet (1) Ethernet addressing Ethernet 어드레싱에는 모든 Ethernet NIC에 새겨진 48비트 MAC 어드레스를 시용한다. 업체별로 부여됨 OUI 24비트 그림은 48비트 MAC 어드레스가 부여되는 방법을 보여준다. OUI(Organizationally Unique Identifier) 는 IEEE에 의하여 제조사에 부여된다. 제조사는 다시 글로벌하게 관리 되는 어드레스를 부여하는데 이는 모든 제품에 고유한 어드레스를 가질수 있게 한다.

4 -3 Ethernet 기술 3. 데이터 링크에서의 Ethernet (2) Ethernet 프레임 데이터 링크 레이어에서는 비트를 바이트로 바이트를 프레임으로 조합한다. 프레임은 네트워크 레이어로부터 전송된 패킷을 미디어 액세스 형식으로 전송하기 위하여 캡슐화를 한다. Ethernet_II Preamble 7 Byte SOF 1Byte DA 6 Byte SA Type 2 Byte DATA FCS 4 byte 802.3_Ethernet Preamble 7 Byte SOF 1Byte DA 6 Byte SA Length 2 Byte DATA FCS 4 byte -프리앰블: 10101010이 반복되는 7바이트 길이의 필드이며, 수신측에게 이더넷 프레임이 전송된다는 것을 알리고, 도착할 이더넷 프레임에서 0과 1을 제대로 구분할수 있도록 동기 신호를 제공하는 역할을 한다. -SOF:SOF(Start Of Frame)는 10101011의 값을 가지며, 프레임의 시작을 알리는데 사용된다. -목적지 MAC 주소: 이더넷 장비의 레이어 2주소를 나타낸다. 이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소 필드는 목적지 이더넷 포트의 MAC 주소를 표시한다. 목적지 MAC 주소는 유니캐스트, 멀티캐스트 및 브로드캐스트 주소중 하나가 표시된다. -출발지 MAC 주소: 이더넷 프레임이 전송되는 출발지 이더넷 포트의 MAC 주소가 표시된다. 출발지 MAC 주소는 항상 유니캐스트 주소이다. -Length: 길이(length)/타입(type) 필드는 2바이트 길이를 가지며, 이더넷 프레임의 데이터 필드의 길이나 MAC 클라이언트 프로토콜의 종류를 표시한다. 이값이 1500 이하이면 데이터 필드 길이를 표시한다. 이값이 1536이상이면 현재의 프레임이 실어나르는 MAC 클라이언트 프로토콜의 종류를 표시한다. OUI와 마찬가지로 MAC 클라이언트 프로토콜의 고유번호도 IEEE에서 부여한다. -데이터:이더넷 필드는 최소 46바디트, 최대 1500 바이트이다. 데이터가 46바이트 이하이면 패딩(padding)하여 46 바이트로 만든다. -FCS : 전송되는 이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소부터 데이터 필드까지 에러 발생여부를 확인하기 위한 필드이다.

4 -3 Ethernet 기술 4. MAC Address 찾기 LAN에서 Host Y가 Host Z를 찾는 과정 - Host Z가 동일 LAN에 존재하는 경우 Host Y Host Z Query Response Broadcast MAC ? MAC Router A Routing Table: Net for - Host Z가 다른 LAN에 존재하는 경우

4 -3 Ethernet 기술 6)Ethernet Access Method – CSMA/CD A B Collision -이더넷에 접속되어 있는 장치들은 어느 때라도 데이터를 전송할 수 있는데, 전송하기 전에 회선이 사용 중인지 감시하고 있다가 회선이 비어 있을 때 데이터를 전송한다. -만약 데이터를 전송하는 시점에 다른 장치가 동시에 전송을 개시하면 충돌이 발생하게 되며, 충돌한 데이터들은 버려지고 데이터를 전송한 장치들에게 재전송을 요구하게 된다. -각 장치들은 일정시간을 대기한 후 성공할 때까지 어느 횟수만큼 데이터를 재전송한다.

4 -3 Ethernet 기술 A B C D Collision 6)Ethernet Access Method – CSMA/CD JAM Ethernet 상에서는 한번에 하나의 장치만이 데이터를 전송할 수 있음 Collision을 발생시킨 LAN 장치 모두가 Collision Detect 재전송 하기전에 Random Timeout발생하여 Collision을 피함