#계층별 패킷 구조

• Layer2 : 이더넷 헤더는 출발지맥주소 도착지맥주소 이더넷타입 데이터 로 구성됨 이더넷타입이 0800 이면 IP , 8100 이면 ARP

• Layer 3 : IP 헤더 이더넷타입이 0800일때 IP타입 이므로 소스IP 도착지IP가 추가됨 Protocal type이 추가됨 이 필드에서 layer 4의 패킷 타입을 명시하는 역할을 한다 이 Protocol ID=1이면 ICMP(Ping이 ICMP 패킷의 일종), 2이면 Multicast이다 6이면 TCP, 17이면 UDP

• Layer 4 : TCP/UDP헤더 소스포트넘버 도착지포트넘버 추가됨 SP에는 패킷 송신 단말에서 고른 랜덤값 DP에는 응용 트래픽의 타입이 들어간다 EX ) HTTP는 TCP를 사용하는 응용이므로 DP값에 80이 들어간다

#UDP

• UDP는 사용자 데이터그램 프로토콜(user datagram protocol)의 줄임말이다. 인터넷상에서 서로 정보를 주고받을 때 정보를 보낸다는 신호나 받는다는 신호 절차를 거치지 않고, 보내는 쪽에서 일방적으로 데이터를 전달하는 통신 프로토콜이다. 보내는 쪽에서는 받는 쪽이 데이터를 받았는지 받지 않았는지 확인할 수 없고, 또 확인할 필요도 없도록 만들어진 프로토콜을 말한다.

#DNS

• TCP/IP 네트워크에서 사용되는 네임 서비스의 구조이다. TCP/IP 네트워크에서는 도메인이라고 하는 논리적 그룹을 계층적으로 설정할 수 있고, 그 논리적 그룹 명칭인 도메인명을 컴퓨터의 명칭(호스트명)의 일부에 포함시켜 이용하는 방법을 찾고 있다. 도메인 혹은 호스트 이름을 숫자로 된 IP 주소로 해석해 주는 TCP/IP 네트워크 서비스로서, 계층적 이름 구조를 갖는 분산형 데이터 베이스로 구성되고 클라이언트·서버 모델을 사용한다.

#TLSv1.2

• TLS는 클라이언트/서버 응용 프로그램이 네트워크로 통신을 하는 과정에서 도청, 간섭, 위조를 방지하기 위해서 설계되었다. 그리고 암호화를 해서 최종단의 인증, 통신 기밀성을 유지시켜준다.

TLS의 3단계 기본 절차:

지원 가능한 알고리즘 서로 교환 키 교환, 인증 대칭키 암호로 암호화하고 메시지 인증 우선 첫 단계에서 서버와 클라이언트는 암호 스위트를 교환한다. 이 단계에서 키 교환과 인증에 사용될 암호화 방법, 메시지 인증 코드(MAC)가 결정된다. 키 교환과 인증 알고리즘은 공개키 방법을 사용하거나 미리 공유된 키(TLS-PSK)를 사용할 수도 있다. 메시지 인증 코드들은 HMAC 해시 함수로 만든다. SSL에서는 비표준 무작위 함수를 사용한다.

일반적인 알고리즘:

키교환: RSA, Diffie-Hellman, ECDH, SRP, PSK 인증: RSA, DSA, ECDSA 대칭키 암호: RC4, 트리플 DES, AES, IDEA, DES, Camellia. 옛날 버전 SSL에서는 RC2가 쓰임. 해시 함수: TLS에서는 HMAC-MD5 또는 HMAC-SHA. SSL에서는 MD5와 SHA. 옛날 버전 SSL에서는 MD2와 MD4가 쓰임

#NBNS

• NetBIOS 네임 서버 프로토콜(NBNS 프로토콜)은 NBT(NetBIOS over TCP/IP)계열의 일부로 윈도우 시스템에서는 WINS(Windows Internet Name Service)로 구현되어 있습니다. 설계상으로는 NBNS는 네트워크에 연결된 다른 컴퓨터들 상호간의 이름이 충돌되지 않도록 도와 주는 역할을 하게 됩니다. 또한, 이 프로토콜은 네트워크 인증을 받지 않도록 설계되어 있기 때문에 스푸핑(spoofing)에 노출되어 있습니다. 따라서 악의적인 사용자가 이름 충돌(Name Conflict)이나 이름 해제(Name Release) 메커니즘을 엉뚱하게 사용하게 되면 네트워크상에서 존재하는 다른 컴퓨터는 현재 등록된 이름이 다른 컴퓨터와 충돌을 야기하는 것처럼 보이는 결과를 가져올 수 있습니다. 이러한 시나리오에 따라 해당 컴퓨터는 현재 사용하고 있는 이름을 네트워크에 등록하지 못하거나 등록된 이름을 사용하지 못하게 됩니다. 두 가지 경우 모두 같은 해당 컴퓨터가 이름 충돌과 관계된 메시지에 대해서 응답하지 않는 결과를 초래합니다.

#SSDP

• UPnP의목적은 네트워크 상에서 디바이스들이 쉽게 연결이 될수 있도록 하고자 함이다. 예를들어, UPnP 를 이용한 시나리오를 가정하면 티비에서 쇼핑 관련한 상품이 나오고 광고 메시지가 나오고 있다. 이때 해당 메시지를 클릭하면 관련 정보가 이메일로 전달되고, 프린터는 50% 할인 쿠폰을 출력한다. 이건, UPnP 포럼에 있는 제품 시나리오 중에 하나이다. 주로 UPnP 는 가정의 홈 네트워킹을 타겟으로 하고 있다.

우리가 UPnP 를 지금 자세히 알고자 함은 아니고, SSDP 를 알아가는 과정에서 나오는 것이다. SSDP 는 유니캐스트와 멀티캐스트를 이용하며 기본적으로 UDP 1900 에 239.255.255.250 멀티캐스트 주소를 이용한다. HTTP 와 완전히 똑같은 아니며, 그 형태는 크게 비슷하다. 큰 차이점은 TCP 를 이용하는 것이 아니라 UDP 를 사용하는 것이다. SSDP 의 시작은 다음 3가지 중에 한개로 시작된다. M-SEARCH * HTTP/1.1 NOTIFY * HTTP/1.1 HTTP/1.1 200 OK

#HTTP

• https://www.joinc.co.kr/w/Site/Network_Programing/AdvancedComm/HTTP

#IGMPv2

• IGMP는 호스트들을 멀티캐스트 그룹에 등록시키는 프로토콜임. 호스트들은 멀티캐스트 라우터에 IGMP 메시지를 보내 그룹멤버십을 알아내고, 라우터들은 periodic queries를 보내 active 그룹과 inactive그룹을 구분.

IGMP에는 총 세가지 버전이 있음: IGMPv1, IGMPv2, IGMPv3

1계층: 물리계층

케이블, 연결 장치 등과 같은 기본적인 물리적 연결기의 전기적 명세 및 단말기기와 전송매체 사이의 인터페이스를 정의, 1계층의 장비로는 케이블, 리피터, 허브가 있다. 기능:

• 전기적 신호 규격을 정의함: 전송속도, 신호의 레벨 등
• 신호의 인코딩/디코딩: 선로부호화
• 비트 동기: 프리엠블 처리 등?
• 전송매체 규격: 매체 종류,케이블링,커넥터 등 토폴로지 규격도 포함 가능
• 물리적 회선 관리: DTE와 DCE 간에 성립되는 물리적 회선에 대한 작동,유지,작동의 중지 등을 규정

=> 전기적, 기계적 특성을 이용하여 통신 케이블로 전기적 신호(에너지)를 전송한다(알고리즘, 오류제어 기능x)

선로부호화 : 전기신호를 그래도 전송할 경우 비트동기화와 직류표류문제 발생을 해결하기 위한 선로를 부호화하는 기술, 종류로는 단극형,극형,양극형 이 있다. 여기서 비트 동기화도 수신측과 송신측의 비트단위를 맞춤?, 직류표류(DC표류)는 이동에 따른 잡은과 신호가 약해지는 현상을 말함.

2계층: 데이터 링크 계층

프레이밍, 에러검출/정정, 흐름 제어의 기능(LLC 부계층), 물리적 주소 ( MAC계층 ) 의 역할을 하는 계층이다. LAN단에서는 LLC와 MAC계층으로 분리되고, WAN은 LLC계층만 있다.

프레이밍

데이터 배열에 Data, Header, Trailer(해더와 트레일러를 추가 ) 등을 넣어서 캡슐화(Encapsulate)를 하는 작업을 말한다. 각각의 노드(송신자, 수신자, 중간중간의 각종 라우터, 스위치 등의 하드웨어)에서 다음 노드로 데이터를 보낼 때, L3(Network Layer)에서 받은 데이터그램(Datagram)을 캡슐화하는 작업을 의미한다. 그리고 캡슐화된 틀(데이터 배열)을 프레임(Frame)이라고 한다. 프로토콜에 의해 달라짐.

MAC계층

LAN의 물리적 특징을 반영하여 전송효율을 높이기 위함.

이더넷

주로 사용하는 네트워크 방식이며, 그냥 우리 PC에서 사용하는 NIC(이더넷카드)는 말 그대로 이더넷 방식에 맞는 카드를 뜻한다. 이더넷은 CSMA/CA라는 프로토콜로 사용한다.

CSMA/CA란? CSMA/CD = "Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection"이라고 풀어 쓸 수 있는데요

"캐리어"는 일종의 네트워크 상의 신호를 말하는데, 각각의 pc들은 캐리어들이 네트워크상에 돌아다니고 있는지 항상 주시하고 있습니다(Carrier Sense). 그러다 캐리어가 더 이상 감지되지 않으면 자신의 데이터를 네트워크 상으로 보내게 됩니다. 그런데 만약 2대 이상의 pc가 동시에 데이터를 보내게 된다면(Multiple Access) 데이터를 동시에 보내려다 충돌을 하게 됩니다. 그래서 이더넷에서는 데이터를 네트워크에 보내고 나서도 혹시 다른 pc때문에 충돌이 발생하지 않았는지를 점검합니다(collision Detection)

• collision(충돌)이 발생하면 데이터를 전송했던 pc들은 랜덤한 시간동안 기다린 다음 재전송하고, 또 충돌이 발생하면 기다렸다가 재전송하고, 또 충돌이 발생하면 재전송하는데 이렇게 15번을 했는데도 충돌하면 전송을 포기합니다. => 공유매체의 길이가 길수록 전송 지연이 증가, 충돌 가능성 ↑, 프로토콜의 구현이 쉬워 가격이 저렴하지만 거리에 제약이 있다.

CSMA의 종류

1-persistent CSMA

• 낙천형 : 충돌되지 않으리라는 확률 1 을 갖고 사용중이지 않은 것을 감지하자마자 즉시 매체에 접근해서 프레임을 송출

• 충돌 발생 가능성이 가장 크므로 채널 사용율이 낮은대신에 대기시간은 짧은

• 유선 LAN 이더넷에서는 이렇게 행동함

nonpersistent CSMA

• 비관형 : 반드시 충돌될 것이라고 비관하여 비록 사용중이지 않은 것을 감지하여도, 확률 분포에서 얻어진 임의시간만큼 무조건 기다린 후 매체 접근
• 충돌이 적어 채널사용률은 좋아지나 , 대기시간이 길어짐

p-persistent CSMA

• 의심염려형 : 사용중이지 않은 것을 감지하면, 전체중 확률 P가 충돌되지않을것으로 판단되어 매체에 접근하고 의심을 갖는 나머지 확률 q(=1-p)는 한 단위시간 만큼 기다린 후 매체에 접근
• nonpersistent 처럼 충돌을 줄이고, 1-persistent처럼 대기시간을 줄이고자 하는 위 두가지에 대한 타협안.

토큰 링

이제는 한물간 네트워크 통신 방식,물리적으로 링 구조 지원 단 하나의 호스트에게 토큰이라는 돌아가면서 주며, 그 토큰을 가진 호스트만 네트워크로 데이터를 전송할 수 있다.

동작방식 1.대기 모드 입력단으로 들어온 데이터를 바로 출력단으로 보냄 호스트가 다운되거나 기타 장애가 발생하도 네트워크에 영향을 주지않기 위함 2. 전송모드 토큰을 확보해 데이터를 전송 할 수 있는 권한을 보유한 상태 호스트가 중계기능을 수행하며, 출력단을 통해 데이터를 전송 할 수 있음

=> 충돌을 없으나, 속도가 매우 느리다. 이더넷과 속도를 비교하면 이더넷 속도 : 100/100Mbps 토큰 링 속도 : 4/16Mbps

토큰 버스

이더넷과 토큰링의 특징을 합친 형태, 물리적으로는 버스형태지만 논리적으로는 링형태, 물리적으로 연결된 구조는 버스형태이지만 토큰을 전달하는 순서는 링형을 띄고 있다.

LLC 계층

흐름제어

송신자와 수신자의 처리 속도간의 차이를 해결하기 위한 제어, 송신 측이 수신 측의 데이터 처리 속도 보다 훨씬 빠른 속도로 데이터를 보낸다면 어떻게 될까? 수신 측의 버퍼(Buffer)가 점점 길어질 것이다. 버퍼의 길이는 제한되어 있기 때문에, 버퍼가 가득 차면 데이터를 더 이상 저장할 수 없으니깐 데이터가 손실될 것이다. (그냥 버려질 것이다.) 그러나 그럴 수 없기 때문에 수신 측에서는 송신 측에게 그만 보내거나, 조금 천천히 보내달라는 피드백(Feedback)을 보낼 수 있다. 이것이 흐름제어 (Flow Control)이다.

에러제어

L2 계층이 이 전기적 신호를 보고 Framing 해야한다. 이 과정에 에러를 검출해낼 수 있다.에러를 검출하는 방법은 매우 많다. 해결할 방법은 직접 수정하거나, 재요청을 한다.

방법 1.패리티 비트 검사 방식

2.블록 합 검사

3.순환중복검사

4.프로토콜 프레임

5.슬라이딩 윈도우 프로토콜

6.GBn(Go-Back-n)ARQ 기법

7.선택적 재전송 기법

8.피기배킹

프레임

프레임에는 상위 계층에서 보낸 전송 데이터에 오류 확인을 위한 체크섬+ 송수신호스트의 주소+ 제어코드 포함, 프레임타입은 헤더, 데이터, 트레일러 세가지 기본적인 부분을 포함한다.

프레임 내부정보 표현방식

1.문자 프레임

프레임의 내용이 문자로만 구성됨 프레임의 시작과 끝을 특수문자 사용 (시작 DLE/STX , 끝 DLE/ETX ) DLE 문자가 포함되면 혼선이 발생한다. 거기서 사용하는게 문자 스터핑

문자스터핑 : 프레임의 전송 데이터 중 DLE 문자가 포함되면서 발생하는 혼란을 예방하는 방법, 송신호스트측에서는 데이터에 DLE 문자가 있으면 강제로 DLE 문자를 추가한다. 한번더 DLE 문자를 생성 수신호스트측에서는 DEL 문자가 두번있으면 DEL 문자를 삭제한다.

2. 비트프레임

프레임의 시작과 끝을 구분하기 위하여 플래그(01111110) 사용 프레임 종류

1.이더넷 프레임 : IEEE 표준화에 맞게 프레임도 표준화덴 프레임을 발표함.

MAC 프레임 = MAC 헤더 + LLC 프레임 + MAC 트레일러 LLC 프레임 : LLC 계층이 MAC 계층에게 전송하도록 요청한 데이터

preamble은 비트동기, start Delimiter은 프레임동기

IEEE 802.3 표준안의 문제점은 트래픽이 심할때 특정 호스트가 오랫동안 프레임을 전송하지 못할 염려가 있다는것과 프레임의 우선순위가 규정되어 있지않아 중요도를 표현하기 어렵다는 점이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 호스트가 순서를 정해 차례로 프레임을 전송하는 기능이 필요한데, 링구조의 통신망이 이를 지원한다.

2.토큰버스 프레임 LLC 프레임을 물리계층을 통해 수신호스트에 전달하려면 토큰버스 프로토콜에서 정의한 프레임에 맞게 토큰버스 프레임을 만들어줘야함.