네트워크 8 : 네트워크 전체 흐름

지금까지 살펴본 각 계층의 역할은 아래와 같다.

 

각 계층에서 데이터가 전달되고 처리되는 과정

네트워크가 아래와 같이 구성되어 있을 때 각 계층에서 데이터가 전달되고 처리되는 과정을 살펴보자.

2대의 컴퓨터가 있고 아래의 경로를 거쳐 데이터가 전송된다.

각 컴퓨터는 LAN 내의 스위치가 있고 LAN을 대표하는 라우터가 있다.

 

1. 컴퓨터의 데이터가 전기 신호로 변환되는 과정

3-way handshake 완료한 상태라고 가정한다.

상위 계층에서 내려가면서 캡슐화가 진행된다.

 

1	사용자	웹 브라우저에 URL을 입력한다.
2	응용 계층	웹 서버에 요청을 보내므로 HTTP 프로토콜로 HTTP 메시지 전송한다. HTTP 메시지 → GET /index.html HTTP/1.1
3	전송 계층	TCP 헤더(출발지 포트 번호, 목적지 포트 번호..)를 붙여서 세그먼트를 만든다. 출발지 포트 번호는 잘 알려진 포트를 제외한 무작위로 설정된다. HTTP이므로 목적지 포트 번호는 80번 포트이다.
4	네트워크 계층	IP 헤더(출발지 IP 주소, 목적지 IP 주소)를 붙여서 IP 패킷을 만든다.
5	데이터 링크 계층	이더넷 헤더와 트레일러를 붙여서 이더넷 프레임을 만든다.
6	물리 계층	랜 카드에서 데이터를 전기 신호로 변환한 후 전송한다.

 

 

2. 스위치 A에서의 데이터 전달과 처리

데이터 링크 계층에서 데이터를 전기 신호로 변환하여 라우터 A로 전송한다.

 

3. 라우터 A에서의 데이터 전달과 처리

1	물리 계층	전기 신호로 변환된 데이터를 받는다.
2	데이터 링크 계층	이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소와 자신의 MAC 주소를 비교한다. 주소가 같으면 이더넷 헤더와 트레일러는 분리하는 역캡슐화를 수행한다.
3	네트워크 계층	목적지 IP 주소와 자신의 라우팅 테이블을 비교하여 라우팅을 수행한다. 출발지 IP 주소를 라우터 A의 외부 IP 주소(WAN)로 변경한다.
4	데이터 링크 계층	데이터를 라우터 B로 보내기 위해 이더넷 헤더와 트레일러를 붙인다.
5	물리 계층	데이터를 전기 신호로 변환하여 네트워크로 전달한다.

 

4. 라우터 B에서의 데이터 전달과 처리

네트워크 계층의 출발지 IP 주소 변경을 제외하고는 위와 동일하다.

1	물리 계층	전기 신호로 변환된 데이터를 받는다.
2	데이터 링크 계층	이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소와 자신의 MAC 주소를 비교한다. 주소가 같으면 이더넷 헤더와 트레일러는 분리하는 역캡슐화를 수행한다.
3	네트워크 계층	목적지 IP 주소와 자신의 라우팅 테이블을 비교하여 라우팅을 수행한다. 출발지 IP 주소를 라우터 B의 내부 IP 주소(LAN)로 변경한다.
4	데이터 링크 계층	데이터를 라우터 B로 보내기 위해 이더넷 헤더와 트레일러를 붙인다.
5	물리 계층	데이터를 전기 신호로 변환하여 네트워크로 전달한다.

 

5. 스위치 A에서의 데이터 전달과 처리

전기 신호를 데이터 링크 계층에서 처리하고 웹 서버에 데이터를 전기 신호로 전달한다.

 

6. 웹 서버에서의 데이터 전달과 처리

1	물리 계층	전기 신호로 변환된 데이터를 받는다.
2	데이터 링크 계층	이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소와 자신의 MAC 주소를 비교한다. 주소가 같으면 이더넷 헤더와 트레일러는 분리하는 역캡슐화를 수행한다.
3	네트워크 계층	목적지 IP 주소와 웹 서버의 IP 주소가 같은 지 확인한다. 주소가 같으면 IP 헤더를 분리하고 데이터를 전송 계층에 전달한다.
4	전송 계층	목적지 포트 번호를 보고 TCP 헤더를 분리한 후 해당 포트의 애플리케이션으로 데이터를 전달한다.
5	응용 계층	데이터가 웹 서버에 도착한다.

 

---

라우팅은 최적의 경로로 패킷을 목적지 컴퓨터까지 보내는 것을 말한다.

 

정적 라우팅

관리자가 미리 라우팅 테이블에 경로를 수동으로 추가하는 방법이다.

경로를 고정하거나 경로가 하나로 한정되는 경우에 사용한다.

 

모든 목적지 네트워크의 정보를 라우터에 알려줘야 하므로 소규모 네트워크에 사용된다.

 

• 장점 : 라우팅 정보가 교환되지 않아 대역폭에 대한 부담이 적고 보안성이 좋다.
• 단점 : 경로에 문제가 생겨도 다른 경로로 우회할 수 없고 수정이 번거롭다.

동적 라우팅

네트워크 변경을 자동으로 감지하여 라우팅 테이브를 업데이트한다.

그리고 네트워크 장애가 발생했을 때 라우터끼리 정보를 교환하여 최적의 경로로 전환한다.

 

대규모 네트워크에서 사용된다.

 

• 장점 : 라우팅 테이블에 경로를 수동으로 추가할 필요가 없다.

---

본 글은 책 [모두의 네트워크 - 미즈구치 카츠야] 을 참고하여 작성되었습니다.

모두의 네트워크