컴퓨터네트워크 .network layer

1. 네트워크 레이어

애플리케이션 계층에서 메시지를 가지고 전송계층에서 헤더를 붙이면 세그먼트

세그먼트에서 네트워크로 내려와 헤더를 붙이면(데이터그램)

 

송신자 : 세그먼트를 데이터그램으로 캡슐화하고 다음 레이어인 link레이어로 전송

수신자 : 데티어그램 헤더를 벗겨 세그먼트를만들고 이를 transport layer프로토콜로 전달

 

2. 라우터 역할

라우터를 통과하는 모든 IP데이터그램에 있는 헤더필드를 조사(경로 설정)

3계층 까지만 본다 (물리, 링크, 네트워크)

 

3. 직접연결된 부분은 전송 이 전송이라고 하고 올바른 경로를 선택하는 것을 라우팅이라고 한다.

 

4. 네트워크의 분류 

LAN 근거리 통신망, MAN 도시규모 통신만, WAN원거리 통신만

점대점 방식 : 각 호스트를 일대일로 직접연결하는 방식, 득정 수신호스트에게만 데이터를 전송

브로드케스트 방식 : 네트워크에 연결된 모든 호스트에(불특정 다수)에게 데이터 전송

 

5. 점대점 방 식

스타형 : 중앙에 있는 중개 호스트(라우터)가 주위 여러 호스트를 일대일로 연결

확장에 유리함

 

링형 : 호스트끼리의 연결이 순환고리 구조 

반드시 링을 한바퀴 손환하도록 설계

모든 호스트가 전송 및 라우팅을 할 수 있음

브로드캐스트는 모두에게 정해진 정보만 전송하지만 링형은 각 호스트가 원하는 정보 전송 가능

여러 호스트가 데이터 동시전송 시 꼬임

중간에 호스트 하나가 고장나면 다 사용 불가

 

완전형: 모두 연결된 형대

비용이 비싸고 비효율적이다

 

불규칙형 : 규칙을 정의할 수 없는 구조

 

6. 브로드캐스팅 방식

특정 호스트가 전송한 데이터가 네트워크에 연결된 모든 호스트에게 전달됨

라우팅이 필요없음 뿌리는 형식

수신자가 필요없으면 버림

 링형과 버스형이 있음

 

버스형 : 모든 전송매체가 하나의 전송매체를 공유한다

데이터 충돌 문제 해결 필요

 

링형 : 순환구조 위와 같음

 

7. 멀티포인트 통신

유니캐스트 통신 : 1대1통신(특정 시점에서) 텔넷, 웹 등, 한번의 전송으로 하나의 호스트에만 전송 가능(1대1)

멀티포인트 통신 1대 N을 의미함. 원격교육, 등 한번의 전송으로 다수의 호스트에 전송가능(특정 다수)

 

멀티포인트 유니캐스팅:

유니캐스팅 방식을 이용해 일대 다 통신을 하는 것 받는 포인트는 여러개이나 한번에 하나만 전송

모두 다른내용을 모두 다른 호스트에 전송

 

브로드캐스팅 : (불특정다수)

연결된 로스트에 모드 같은 데이터를 전달

단점 : 호스트가 많을수롣 네트워크 트래픽 급증

로컬에서 많이 이용하는 방식(작은 구간)

 

멀티캐스팅:

같은 내용을 특정 다수에게 전달 채팅창, 화상회의 등

 

 8.  네트워크레이어의 주요기능

포워딩 : 하나의 라우터 ㅇinpu에서 적절한 라우터 output로 패킷을 이동

라우팅 : 출발지에서 목적지 까지 패킷이동 경로를 설정

 

9. 데이터플랜 : 라우터, inputport에 도착한 데이터그램을 어떻게 outputport에 포워딩 할 지 결정

  컨트롤 플랜 : 출발지호스트에서 목적지 호스트까지 경로를 따라 데이터그램이 어떨게 라우팅되는지 결정

전통적인 라우팅 알고리즘 : 라우터에서 구현

SDN : 외부 서버에서 라우팅을 구현, 편해짐

 

10. 네트워크 서비스 모델

개별 데이터그램을 위한 서비스

전달 보장

지연 보장

 

데이터그램 흐름을 위한 서비스

순차적 전달

대역폭 보장

보안

 

best effort 서비스 모델

전송, 타이밍, 대역폭 보장은 없으나 최대 노력

그러나 많이 쓴다 간단하고 성능이 좋음

대역폭만 충분하면 성능이 우수하다는 것을 경험적으로 안다

 

11. 라우터 구조

포워딩 : 물리적으로 경로를 바꾸며 나노초대에서 동작

라우팅 : 밀리초단위로 작동함

 

12.  물리게층에서 받은 데이터를 링크계층을 거쳐 네트워크에서 포워딩함

queuing : 데이터그램이 포워딩속도보다 빠르게 들어올 때 뮤안에 대기시키는 것(버퍼)

 

13. 포워딩

목적지기반 포워딩 : 목적지 Ip주소에만 기반

일반화 포워딩 : 헤더 필드 값 세트에 기반한 전달

 

longest prefix match

주어진 목적 주소에 대한 포워딩 테이블 항목을 찾을 때 목적지 주소와 일치하는 가장 긴 주소 prefix사용

테이블 간단하게 만드는 목적

TCAMs를 사용해서 접근한다. TCMA에 대한 현재주소를 검색 가능 빠르다

 

 14. 스위칭

입력링크에서 적당한 출력링크로 전송

switching rate : input 에ㅓㅅ outtput로 전송될 수 있는 속도

이상적인 속도 = NR Ninput, R라인속도

 

스위칭 구조

1세대 라우터

cpu가 직접적으로 스위칭 제어, 시스템 메모리에 복사된 패킷

메모리대역폭에 의해 제한된 스피드

 

버스형 경유

프로세서 개입없이 공유된 버슥경유 메모리에서 패킷전송

버스대역폭에 의해 제한된 스위칭 솓고

 

interconnection 

서로서로 연결되는 구조

병렬로 전송 n*n개의 스위치

병렬로 전송되어 빠르다

planes를 사용하여 확장함

Cisco가 대표적

 

input port queuing

입력보다 스위칭 속도가 느리면 대기가발생

대기지연 손실 발생

HOL블로킹 발생 큐 앞에있는 큐에있는 데이터그램은 큐에 있는 다른 데이터그램 앞으로 이동하는 것을 방지

 

스케줄링 규칙에 의해 drop되는 패킷이 정해진다

 

output port queuing

스위칭 도착 속도가 output line보다 크면 버터링

대기지연, 손실 발생

 

15. 버퍼의 크기는 RTT와 연관

평균 버퍼링은 RTT * C(링크용량)

최근 사용하는 병렬의 경우 N flows 

 

RTT*C/루트N 

 

하지만 너무 많은 버퍼링은 오히려 지연시간이 길어질 수 있다.

실시간에서는 좋지 않다

 

버퍼가 가득차면?

tali drop 도착패킷 삭제

priority 우선순위 기반으로 삭제

marking 신호혼잡을 표시할 수 있는 패킷(ECN혼잡을 직접적으로 알려줌, RED 오버플로우직전 큐를 비움)

 

16. 패킷 스케줄링

FCFS(tail drop) : 먼저들어온게 먼저나감

priority 스케줄링 : 패밋을 클래스 별로 분류하고 우선순위가반으로 전송

round robin :  공정한 전달

weighted fair aueuing WFQ 일반화된 RR 가중치를 둔 RR

 

17. 망중립성 

네트워크가 중립성을 띄어야한다. 누구나 쓸 수 있어야 한다.

 

18. Ip

인터넷 프로토콜이다. 네트워크 게층에서의 프로토콜이다

 데이터그램 포맷

주소지정

패킷처리 규칙

ICMP는 오류보고기능

 

19. Ip데이터그램 포맷

ip주소 32비트 ipv4

 

20.

ip주소

 각 호스트나 라우터 인터페이스와 관련된 8비트 8*4의 32비트 식별자 (ipv4)

인터페이스 

호스트/라우터와 물리적 링크 사이의 연결부분

라우터는 여러개의 인터페이스를 가짐

호스트는 한두개의 인터페이스를 가짐

ip주소는 인터페이스마다 다르므로 인터페이스의 주소라고 할 수 있다.

 

21. 서브넷 

중간 라우터를 거치지않고 물리적으로 연결할 수 있는 장치인터페이스

lan이라고 생각해라

호스트, 라우터에서 인터페이스들을 분리해 격리된 네트워크 섬을 만드는것

예 223.1.1 까지는 서브넷 223.1.1.0/24 다음은 호스트 주소 

.0/24는 서브넷 마스크  앞에 24비트가 서브넷이라는 것

 

22. 주소관련 필드

클래스 A: 네트워크. 호스트. 호스트. 호스트

클래스 B: 네트워크. 네트워크. 호스트. 호스트

클래스 C: 네트워크. 네트워크. 네트워크. 호스트

크기에 따라 주소관리를 다르게 함.

클래스 A,B,C는 유니캐스팅, 클래스 D는 멀티캐스팅

클래스 E: 는 잠정적 에약 클래스

 

23. CIDR 클래스

클래스 없이 임의이 길이의 주소 서브넷 부분임.

주소 포맷: a.b.c.d/x, x: 주소의 서브넷 부분에서 비트의 개수

임의로 서브넷 마스크 지정 가능

 

24. 호스트는 어떻게 IP조스를 얻는가?

DHCP 동적으로 서버에서 주소 가져오기

라우터 까지는 IP고정할당, 나머지는 동적할당 부족하기 때문

호스트는 네트워크에 합류할 때 마다 네트워크 서버로부터 도엊ㄱ으로 IP주소를 얻는다

 

호스트가 DHCP할당 브로드캐스팅

DHCP서버는 할당요청을 방고 DHCP메시지를 제공하겠다는 클라이언트로 응답

호스트는 DHCP 요청 메시지를 보냄

DHCP서버는 ACK메시지

 

DHCP IP주소만 주는 것이 아니라 

hop 라우터 주소, DNS서버이름, IP주소, 네트워크 마스크

를 같이 반환함

 

25. NAT

IPv6로 바로 바꾸기 사용하는 방법

로컬 네트워크에서 모든 장치는 하나의 IPv4주소만 공유한다

내부에서는 알아서 사설Ip가 지정이 된다.

떠나는 데이터그램은 같은 NATip주소를 가지고 다른 포트 번호를 가져 구분할 수 있다

외부에서 내부 사정은 모름

 

로컬 내부에서는 모두 private IP를 가진다

 

NAT 구현

outgoing datagram : 모든 나가는데이터는 데이커그램의 출발지IP주소, 포트번호가 대체 되어야한다.

translation table에서 출발지 IP주소 포트번호와 natip주소 새포트번호 변환쌍을 기억해야함

 Incoming datagrams: 모든 수신 데이터그램의 목적지 필드에 있는 (NAT IP 주소, 새로운

포트 번호)를 NAT 테이블에 저장된 해당 (출발지 IP 주소, 포트 번호)로 바꾸어야 함

 

논란의 여지가 있음

 

26. IPv6 초기 동기

주소 부족으로 등장함

체크섬이 없음 속도 향상을 위함

단편화 재결합 안함 사이즈가 크면 재전송

옵션도 없애버림

모든걸 한꺼번에 업그레이드할 수없어 문제가 됨

 

터널링 IPv6와 IPv4를 같이 쓰기위해 IPv4안에있는 페이로드에 IPv6를 넣음

 

27. 일반화된 포워딩 간단한 패킷 처리 법칙

해더에 있는 많은 정보를 활용해서 포워딩 작업을 하는 것

 

match 패컨 값

action 실제로 전송

priority 패턴이 겹칠 때 구분

counters 바이트, 패킷의 수

 

28. mac주소

기기마다 고유한 물리적 주소이다

 

match + action 다양한 종류의 장치를 통합한다.

 

29. middle box

표준적인기능 이외의 기능을 할 경우