네트워크 용어 및 프로토콜 프로세스 정리

문제) Ethernet / ARP / IP / TCP / UDP 각 프로토콜의 헤더의 형태 정리.

1. Ethernet Protocol(2계층) : 네트워크에 연결된 각 기기들이 가진 고유번호 MAC 주소를 이용하여 상호간 데이터를 주고 받을 수 있도록 만들어진 기술

a. Preamble : 101010...으로 시작하여 마지막 1byte를 ..101011로 마무리하여 header가 시작됨을 알리는 부분

b. Destination Address : Ethernet은 2계층 protocol로써 사용되는 Address는 각 LAN card의 고유번호인 MAC Address가 들어가는데, 먼저 도착지 Address가 들어간다, 줄여서 DMAC또는 DA로 부른다.

c. Source Address : 위와 같은 이유로 MAC Address가 들어가며, 도착지 Address는 SMAC 또는 SA라고 부른다.

d. Type : Ether Type code라 불리며, 상위계층의 protocol  type이 명시 되는 부분이다. IP(Internet Protocol)을 사용하는 경우에는 0x0800, ARP(Address Resolution Protocol)의 경우 0x0806 등 이 들어가며, https://en.wikipedia.org/wiki/EtherType 여기에서 Ethertype을 확인 할 수 있다.

e. Payload : 3계층에 들어가는 모든 데이터를 포함한 부분을 말하며, 최대 1500byte의 용량을 가질 수 있다. 즉, 위 Payload는 흔히 말하는 Packet(패킷: 3계층의 PDU[Protocol Data Unit]단위를 말한다.)과 동일하다 볼 수 있다.

f. FCS : Frame Checksum Sequence, 오류체크를 위한 값, Header부터 Payload까지 scs32알고리즘을 사용하여 계산한 값.



2. ARP(3계층) : Address Resolution Protocol, Ethernet Protocol사용시 필요한 MAC Address가 IP Address와 일치되는 정보가 없을때, 먼저 대상 MAC주소를 확인 하기 위해 사용되는 Protocol, Header의 크기는 일반적으로 28byte(Ethernet환경에서)이다.

a. Hardware Type(Htype) : ARP가 동작할 Network환경 정보. ex)Ethernet 0x0001, IEEE802(wifi)0x0006, Seriel 0x0014 etc.
b. Protocol Type(Ptype) : 논리적 주소 종류 ex)IPv4 0x0800
c. Hardware Address Length : 지정된 물리적 주소값의 크기 ex)MAC 06
d. Protocol Address Length : 지정된 논리적 주소값의 크기 ex)IPv4 04, IPv6 06
e. OPcode : ARP packet의 종류

f. Sender(Source) Hardware Address : 보내는 사람의 MAC 주소(6byte: 48bit)
g. Sender Protocol Address : 보내는 사람의 논리적 주소(IP) 4byte:32bit)
h. Target(Destination) Hardware Address : 받는 사람의 MAC 주소
i. Target Protocol Address : 받는 사람의 논리적 주소(IP)

3. IP(3계층) : Internet Protocol, Packet을 지정된 목적지까지 전달하는 역할을 담당, IP 주소에 따라 네트워크간 전송경로를 제어하며, 비연결 지향적, 비 신뢰성, 종단간 연결을 보장하는 특징이 있다.

a. Version : IP 버전 정보, 현재는 IPv4만 사용되므로, 04로 고정되나, IPv6가 발표되며 별도의 프로토콜 사용.

b. IHL : IP Header Length, IP Header의 크기를 명시하며, 4bit로 표기 ex) 4면 16byte, f면 60byte. (최대 60byte)

c. Different Service(DS) : 데이터의 우선순위 표시 -> Router에서 우선순위를 확인하고 Routing 처리함. ex) D: 지연, T: 처리율, R: 신뢰성

d. Total Length(TL) : IP Packet(IP header + Payload)의 전체 크기, IP Packet 의 최대크기는 MTU(Maximum Transmission Unit) 값을 가짐, 최소 68byte~ 최대 2^16-1byte의 값을 가짐.

e. Identifier : IP 계층에서 단편화(Fragmentation)가 시작되기 전 원본 데이터 식별 값이며, Random Number가 주어지고 다음 데이터에는 +1의 값이 주어진다.

f. IP Flags : 단편화 유무를 체크하는 필드. X,D,M 3bit로 표기된다.
  X: 사용되지 않는 bit
  D: 단편화 유무 확인, 단편화 할 수 있는 경우 1, 할 수 없는경우 0
  M: 단편화 마지막 조각이면 0, 추가로 조각이 있는 경우 1

g. Fragment Offset : 단편화된 데이터의 순서를 나타내기 위한 필드, 13bit의 공간을 가지나, MTU 최대크기는 1500byte을 넘지않지 않는 선에서 IP header 20byte를 제외한 1480byte 혹은 520byte 로나누어서 데이터 전송을 한다.

h. TTL(Time To Live) : Network 환경에서 Packet이 생존할 수 있는 시간 표기, Router를 통과 할 때마다 1씩 감소되어, Network Looping 현상을 방지하기 위함.

i. Protocol : Payload에 포함된 Protocol 표기. ex)TPC, UDP, ICMP etc.

j. Header Checksum : IP header의 변조여부를 확인 하기 위한 값. Header를 word단위(2byte)로 checksum

k. Source IP Address : 출발지 IP 주소
l. Destination IP Address : 도착지 IP 주소

m. IP options : Option 부분은 IP header의 필수 부분이 아니며, 통신 그자체에는 관여 하지 않으나, 유용한 제어/시험/디버깅 등 이 가능. 현재 드물게 사용되거나 사용되지 않음.


4. ICMP : Internet Control Message Protocol, 인터넷 제어 메시지. 네트워크 관리 및 오류 보고에 사용됨. IP의 비 신뢰성, 비 연결성의 단점을 보완하고자 사용되는 IP Supported Protocol. IP보다 상위에 있는 3단계 Protocol이며 특정 프로그램에 호출되었을때 Message형식으로 정보 알림

a. Type : ICMP중에 아래와 같이 여러 타입의 종류가 있으며, ping의 경우 요청은 8, 응답은 0번을 사용하며, 나머지 번호들은 Error Message로 사용 된다.

b. Code : 위의 Type종류중 3, 4, 11과같이 Code값이 있는경우 Code를 넣어주어야 하며, 이외 Code값이 없는 경우에는 Null값이 들어간다.

c. Checksum : ICMP header의 오류값을 검사하기 위한 값.

d. Other Message Specific Information : 메시지의 종유에 따라 필드 구성이 달라지며, 추가로 필요한 정보가 지정 됨. MTU 최소 단위를 마추기 위해 쓰래기 값을 채우기도 함.


5. TCP : Transmission Control Protocol, 데이터 전달의 신뢰성을 보장.
연결지향 : 데이터를 전달할 논리적인 연결을 먼저 구성. 연결 설정 -> 데이터 전송 -> 연결종료
신뢰성 보장 : 순차적 데이터 전송, 확인응답 및 재전송
흐름제어 : 데이터 전달에 지연 현상이 발생했을 때 데이터양 조절 ->Sliding Window

Cisco Packet Tracer 를 이용한 네트워크 구축 1

Cisco Packet Tracer를 이용한 네트워크 구축 1단계

Cisco Packet Tracer는 Cisco에서 만든 가상 네트워크 구축 시뮬레이션 프로그램으로 네트워크에 관련한 여러 실습을 컴퓨터를 통해 할 수 있도록 만들어져 있다.

금일 목표한 네트워크는 아래 그림과 같다.

위와 같이, 총 5개의 Network를 연결한다.
총 8개의 Host, 4개 Switch, 2개의 Router를 이용하여,

1. Router끼리의 연결
2. Router 1개당, 2개의 Switch 연결
3. Switch 1개당, 2개의 Host 연결

표현은 Router -> Switch -> Host순으로 하였으나, 설명은 Host 2 + Switch 1, Switch 2 + Router 1, Router 1 + Router 1 순으로 진행 하는 것으로 설명할 예정 이다.

준비 1. Host 생성

준비 2. Switch 생성

준비 3. Router 생성

준비 4. 랜선 연결

준비 5.1. 라우터 끼리의 연결

현재 사용하는 router에는 fastethernet port가 2개 뿐이며, router 끼리 연결할 수 있는 Serial port가 없기때문에 추가해야 한다.
준비 5.2 라우터 포트 추가

실제 기기와 같이 반드시 전원을 끈 상태로 부품을 추가해야 한다.(양쪽 동일하게 실시)

준비 6. 라우터 끼리의 연결

라우터 끼리는 Serial port를 사용하기 때문에 다른 선을 사용 한다.

설정 1. Host의 IP설정

IP는 그림과 같이 IP Configuration에 들어가 IP address와 Default Gateway를 설정해 준다.
이때 IP Address는 아래와 같이 설정 하도록 한다.

설정 전체.

Host 개별
Host 1 : 192.168.1.1
Host 2 : 192.168.1.2

Host 3 : 192.168.2.1

Host 4 : 192.168.2.2

Host 5 : 192.168.3.1

Host 6 : 192.168.3.2

Host 7 : 192.168.4.1

Host 8 : 192.168.4.2

Gateway 개별

Router 1

Gateway 1 : 192.168.1.254

Gateway 2 : 192.168.2.254

Router 2

Gateway 3 : 192.168.3.254

Gateway 4 : 192.168.4.254

Serial 개별

Router 1의 Serial 1 : 192.168.5.1

Router 2의 Serial 2 : 192.168.5.2

Network별 정리

Network 1 : Host 1,2 , Gateway 1

Network 2 : Host 3,4 , Gateway 2

Network 3 : Host 5,6 , Gateway 3

Network 4 : Host 7,8 , Gateway 4

Network 5 : Serial 1,2

여기에서 각 Host 들은 해당 Network에 속한 Gateway 주소를 입력해야만 한다.

설정 2. Host 주소의 입력

1부터 8까지 각각의 번호를 입력한다.
Switch는 별도의 입력을 필요로 하지 않기 때문에 Router입력으로 넘어간다.

설정 3. 라우터 설정

첫화면으로 시작하여 아래와 같은 순서로 입력한다.

위 의미는
en : enable [관리자 모드 진입]
conf t : configure terminal [글로벌 설정 모드 진입]
int fa0/0 : interface fastethernet0/0 [fastethernet0/0포트의 설정]
ip ad : ip address 첫째 ip 주소, 둘째 서브넷 마스크
no sh : no shotdown [활성화]
exit : 한단계 아래로 가기

위의 명령어는 fa(fastethernet)0/0포트와 0/1포트의 ip주소(Gateway)를 설정 한 것이다.

위 명령이 제대로 시행되었는지 확인 하기위해서는

router# 상태에서
sh ip int b 를 입력하여 아래와 같이 확인 할 수 있다.
[show ip interface brief]

현재까지의 연결은 라우터와 연결된 두 스위치와의 연결이며, 현상태만 으로도 Network 1과 2는 서로 쌍방향 연결이 가능하다.

그러나, Network 3과 4와는 Router 2를 통해 건너 뛰어져 있기 때문에 IP route 설정을 해야한다.

명령어는 아래와 같다.

위의 conf t 이후 int se0/1/0은 해당 포트에 ip주소를 설정한 것이며,

그아래 cont t에서

ip route를 유의해 볼 필요가 있다.

첫번째 ip주소인 192.168.3.0은 host주소로 나올수 없는 0 이 마지막에 자리해 있으므로, 이는 ip주소가 아닌 Network 단위를 말하는 것이다.

이를 해석하자면, 192.168.3 단위의 Network 에 진입하고자 하는 정보는 192.168.5.2의 주소로 보낸 다는 뜻이 된다.

따라서 위말은 Network 3 또는 4로 가고자 하는 정보는 Router 2의 주소로 보내라는 뜻이되어, 라우터간의 정보의 소통이 가능해 진다.

나머지는 이어서