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외워서 끝내는 네트워크 본문

CS/네트워크

외워서 끝내는 네트워크

miensoap 2024. 1. 25. 15:33
OSI 7Layer

식별자
MAC주소 = LAN카드의 식별자
IP = host 의 식별자
Port 번호 = L2 인터페이스 or 서비스 or 프로세스 의 식별자

Host = 네트워크에 연결된 컴퓨터

End-point = 네트워크 이용 주체 = 단말기

  • Client/Server (단말기의 역할 분류)
  • Peer : P2P

Switch = 네트워크 그 자체를 이루는 host. Infra
*Router / IPS / Tab, Aggregation switch

  • 매트릭 = 비용
  • 패킷 = 자동차
  • 라우터 = 교차로
  • 라우팅 테이블 = 이정표

L2

NIC(Network Interface Card) = LAN(Local Area Network) 카드
LAN - MAN - WAN : 크기
MAC 주소 = NIC의 식별자. 하드웨어 주소. 48bit

  • 컴퓨터하나가 인터페이스 여러개 가질 수 있다.

Frame : LAN에서 보내는 데이터의 단위

**L2 Aceess switch

  • End-point와 직접 연결되는 스위치
    • MAC 주소를 근거로 스위칭
    • Link-up /down

**L2 Distribution switch

  • L2 Access 스위치를 위한 스위치
    • Access -> Distribution -> Router(L3)
  • VLAN(Virtual LAN) 기능을 제공

Broadcast : 주소가 모두 1 -> 전부 (브로드캐스트) 로 통용
Broadcast 는 최소화 해야한다.

가상화 : HW를 SW로 구현. Virtual Machine
L2까지는 물리적 , L3(Internet) 부터는 논리적 네트워크

L3

**IP (Internet Protocol)

IPv4 = 32bit = 8bit * 4
Ex) 192.168.0.10 : 각 숫자가 8bit (0~255)
앞에 3 숫자는 Network ID , 마지막은 Host ID

Packet = L3 IP Packet : 단위 데이터
Header(Src -> Dst) + Payload
MTU : 최대 크기 1500bytes

*Wireshark

Encapsulation
L2 Frame -> L3 IP Packet -> TCP Segment(MSS :1460bytes) ... Stream

정보 -> Packet -> Gateway (택배기사)
routing -> IPv4 Dst host로 , port번호(이름)

  1. Process 가 정보를 TCP Socket에 Send (Stream -> 분할)
  2. TCP Segment화
  3. IP Packet
  4. Frame
  5. L2 Acess
  6. Router
  7. Internet

User mode :5,6,7 -> Socket Stream
TCP -> Segmaent Mss
IP -> Packet MTU
L1 L2 -> Frame

IPv4 Header 형식

  • version - IHL(5 * 4 =20) - ...

**Subnet Mask

  • 마스크 연산 : bit And 연산으로 network/host ID 잘라냄
  • Subnetting

CIDR : Classless Inter-Domain Routing

  • 192.168.0.10/24 = 앞 24비트가 network ID

Broadcast IP 주소

  • host ID가 모두1(255) = Broadcast
  • Multicast

Host 자신을 가리키는 IP 주소 : 127.0.0.1

  • Loopback Addresss
  • ip주소 변경과 관련X, L2로 안내려감

TTL(Time To Live)과 단편화(fragmentation)

  • 인터넷은 라우터의 집합체
  • 전송 실패한 Packet 을 폐기
  • 단편화는 MTU크기 차이로 발생 -> 수신측 Host에서 조립
  • VPN IPSec
  • Hop : 라우터 -> 라우터

인터넷 설정

  • IP주소
  • Subnet mask
  • Gateway Ip주소
  • DNS 주소

**DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

  • 자동으로 인터넷 설정
  • Client가 사용할 IP주소를 Server가 알려줌
  • Broadcast 도메인안에 묶인 서버

ARP (Address Resolution Protocol)

  • IPv4 주소로 MAC 주소를 알아내려 할 때 사용
    • L2 Frame에서 Gateway의 MAC주소를 알아야함(목적지)
  • ARP Req(Broadcast) -> Reply (MAC주소) 캐싱.

Ping / RTT (Round Trip Time)

  • Ping 유틸리티 : ICMP 프로토콜을 이용해 RTT를 측정
    • Echo Req
TCP/IP 송수신구조

송신 - Encapsulation

  • File -> Process Buffer
  • Socket I/O Buffer 에 Copy = 'Send'
    • Stream (파일을 다 읽을 때까지)
    • ->분해
  • L4 (TCP) Segment (조각, 번호)
  • L3 IP Packet (박스)
  • L2 L1 Frame (트럭, 이동중에 바뀜)

수신 - Decapsulation

  • Frame
  • Packet
  • Segment
  • Socket I/O Buffer
  • Process Buffer 에서 Receive
  • ACKnowledgement : 잘 받았어
    • 송신측 : Wait for ACK
    • Socket Buffer 여유공간(Window Size) 포함

*TCP 는 연결 지향 -> 상대방이 여유 공간이 있을 때 송신

Network 장애

  1. Loss
  2. Re-transmission + ACK Duplicate
  3. Out of order : 순서가 잘못됨
  4. Zero window ->App 문제

*Transmission Control Protocol
Hypertext Transfer Protocol

L4

TCP

  • TCP '연결' = Connection , Session
  • 연결은 '순서번호' 로 구현 (byte 수)
  • 연결은 '상태(전이)' 개념을 동반
  • 논리적. virtual 한 연결

3-way handshacking : 연결 과정
Sequence 번호 교환(SYN , ACK) -> 연결 판단
- 정책 : 'MSS' 등 관리적 정보

4-way handshacking : 연결 종료과정
FIN , ACK 교환
time wait : socket은 자원, Client에서 Active Close 하도록
= 서버는 Last ACK 받으면 close (passive)

*UDP는 연결 X

TCP Header

UDP : 멀티미디어 데이터 전송

TCP연결이라는 착각

LAN 케이블(L2)을 끊어도 L4연결은 유지 -> 연결재확인
충격(물리적 연결끊김)->Buffer가 완화

  • 연결은 End-point의 주관적 판단에 불과하다

DNS : Domain Name Service

  • DNS Cache
  • RootDNS. 분산, 트리 구조

*'www' : host name 'naver.com' : Domain name

웹 기술은 HTML 문서 전달

URL (Uniform Resource Locator)

  • URI (Uniform Resource Identifier)
  • Protocol :// Address : Port number / Path(or filename)?Prarameter= value
    PortNumer 기본 : 80
    index.html

HTTP

HTML 문서를 전송 받기 위해 만들어진 L7 통신 프로토콜
client의 요청에 응답

  • HTTP Header

HTTP metod

  • GET POST ...

응답 코드

  • 200 OK
  • 400 Bad request
  • 403 Forbidden
  • 404 Not found
  • 500 Internal server error

웹 서비스 구조

HTTP traffic = Socket -> stream 문자열
HTML 문저 요청 -> 전송

정적 페이지 - GET

  • HTTP는 Stateless
  • HTML(Data) -> +CSS -> +JS
  • 브라우저가 구문분석 , 렌더링 , JS엔진(client 에서 실행)

동적 -> POST
양방향 상호작용 + 상태 전이
Cookie : 상호작용을 위한 기억의 부산물
Key + value
원격지 사용자 입력 - 검증 대상

**3 - Tier
Web App -WAS - Database
MVC

APM - Scouter : 응답시간 모니터링

JVM : JAVA byte code
Middleware : WAS - tomcat
Container
Framework - Spring

UI와 Data 분리
json / xml 자료만 받아서 JS가 HTML 생성
- React.js Vue.js

CRUD

  • RESTful API : URI -> function

IPS / SSL / WAF

  • HTTPS -> SSL뒤로 HTTP
  • SQL injection

네트워크 장치 구조

**Inline

  • Packet(L3) + Drop/Bypass + 'Filtering'
  • 공유기 라우터 방화벽 IPS

**Out of path

  • Packet + Read only , 'Sensor'
  • SPI DPI

**Proxy

  • Socket stream + Filtering
  • User mode , App L5~L7
  • 우회 / 감시 차단 / 서버보호(Reverse Proxy) / https분석

*Fiddler

공유기

NAT(Network Address Translation)

  • IP주소 , Port번호 제어 -> IP 주소 부족문제 해결
  • packet filtering 방화벽과 비슷한 보안성 제공
  • Public(Global) / Private IP

Symmetric NAT : TCP 세션마다 외부포트 지정

'Outbound' traffic = trigger -> NAT Table에 기록
Local IP / Port - External Port - Remote IP / Port / Protocol

-> Inbound 시 찾아서 다시 변조 전달. 없으면 drop

Packet 수신한 서버입장에선 하나의 host로 판단

Cone NAT : Host단위로 외부포트 지정

Full Cone NAT
host IP/Port 와 External Port 매핑
Remote IP/Port 기록 x , External Port만 보고 Inbound paket 전달
-> 보안성 x 충돌가능성 , 게임이 잘된다
External Port + Global IP -> 누구라도 유입

Restricted Cone NAT
Full Cone + Remote IP 기록.
상대방 IP 일치하면 통과. 포트는 달라도됨

Port Restricted Cone NAT
Restricted +Remote Port까지

  • Cone 방식은 Port번호를 최대한 아낌
  • NAT는 P2P통신을 방해

포트 포워딩
External Port -> Local Port
NAT Table -> 포트포워드 규칙

UPnP : 포트포워딩 설정 자동화
SSDP : Simple Service Discovery Protocol

L4 부하분산

L4 Switch 뒤로 서버 여러대

url -> DNS가 ip주소 -> 웹서버 n번에 포트포워딩
무정지 시스템.

라운드로빙 : 단순 돌아가며
Health check : 부하율 계산 -> Manager가 지정

*VM - Docker - Kubernetes

GSLB (Global Server Load Balancing)
DNS서버 여려개

  • DNS 체계 활용
  • CDN (Content Delivery Network service)
  • Client 지리적위치 -> IP주소 DB

canonical name / alias

VPN (Virtual Private Network)

  • 보안 서비스
  • 데이터 인증 / 암호화 (무결성+ 기밀성)
  • 터널링

IPSec
주로 G to G (gateway) Tunneling
Packet을 암호화 , 새 IP header 생성 -> 도착하면 복호화 (L3 터널링)
라우터 - secure gateway

  • ISAKMP (Internet Security Association Key Management Protocol)
  • IP AH (Authentication Header) : 무결성
  • IP ESP (Encapsulation security Payload) : 기밀성. 암호화

*SSL , PKI

주소가 2개. 변경됨

PPTP
공유기가 지원 vpn

네트워크 보안 솔루션

  • PC방화벽
  • NAC + Probe
  • 방화벽 , IPS, NIDS
  • UTM
  • VPN, SSL VPN
  • 망분리, 망연계