Wide Area Network (WAN)

Wide Area Network (WAN) 이란? : 넓은 범위에서 여러 지역, 도시, 국가 또는 대륙에 걸쳐 데이터 통신을 가능하게 하는 네트워크 example : 대규모 기업 네트워크, 인터넷, 글로벌 은행 네트워크

라우터와 라우터 간에는 MAC 주소를 사용하지 않는다. 대신 IP 주소를 사용한다. IP주소는 사람이 직접 할당하기도 하고, 자동적으로 할당하기도 한다.

프레임과 패킷

프레임 안에 IP Packet을 담아서 보낸다.

IP Packet : Source IP 주소, 목적지 IP 주소, Data 를 Frame에 담아서 전송한다.

(프레임은 데이터 링크 계층, 패킷은 네트워크 링크 계층에서 사용되는 데이터 전송 단위이다.)

Network Layer (네트워크 계층)

MAC 주소는 하드웨어 정보를 나타내고, IP 주소는 하드웨어 위치 정보를 나타냄

라우팅 (Routing)

출발지 장치에서 전공하려는 데이터를 포함한 IP패킷이 생성됨. (이 때, 출발지 IP 주소와 목적지 IP 주소가 포함)

이 해당 IP 주소를 이용하여 라우터의 MAC 주소를 알아낼 수 있고, 이를 통해 목적지 MAC 주소와 소스 MAC 주소를 프레임에 담아서 LAN(Local Area Network)를 통해 라우터에 전송한다.

라우팅 과정

1. 라우터는 프레임을 열고 내부의 IP 패킷을 분석 (IP 패킷에 정보가 있음. 소스 IP와 목적이 IP가 있음)
2. 목적지를 확인하고, 라우팅 테이블을 조회 후, 목적지까지의 최적 경로를 결정
3. 라우터간의 통신은 Point to Point Protocol (PPP) 프레임을 사용한다.
4. 라우터는 라우팅 테이블에 따라 패킷을 다음 라우터로 전송, 이 과정은 패킷이 최종 목적지에 도달할 때까지 반복된다.

ARP (Address Resolution Protocol)

ARP란 IP 주소를 MAC 주소로 변환하는 프로토콜이다.

APR 간단한 과정

1. 프레임과 ARP Request ARP 패킷 생성
2. 프레임과 ARP 패킷 브로드캐스트 (브로드캐스트 = 같은 네트워크에 있는 모든 장치들에 전송)
3. 목적지 IP 주소 확인
4. 프레임과 ARP Reply ARP 패킷 생성
5. 프레임과 MAC 주소가 담긴 ARP Reply 패킷 전송
6. 프레임과 IP 패킷 전송

Ethernet Frame (for ARP Request)

PREAMBLE : 0과 1이 56번 반복 (7 Byte)

Start Frame Delimiter (SFD) : 10101011 ⇒ 여기까지의 패턴이 끝나고 나면 데이터 전송이 데이터 생성이 시작이 된다는 것을 알림

목적지 MAC 주소 : 브로드 캐스팅 MAC 주소

소스 MAC 주소 : 소스 MAC 주소

LENGTH : 프레임의 총 길이

Ethernet Type : 이 뒤부터는 ARP 패킷이라는 것을 나타냄

데이터 : ARP Request 패킷

CRC : 오류 검출을 위한 해시 값 (보내는 쪽과 받는 쪽이 일치하면 데이터 전송이 올바르게 된 것임)

ARP Request Packet

하드웨어 타입 : 해당 패킷이 어떤 네트워크(or 프레임) 안에 있는지 나타낸다. (이더넷은 1) example) 00000000 00000001

프로토콜 타입 : 현재 프로토콜 타입을 나타낸다. example) IPv4

하드웨어 길이 : MAC 주소의 길이 example) 6

프로토콜 길이 : IP 주소의 길이 example) 4

이더넷 프레임에 IPv4를 이용한다면 위 예시같이 항상 같은 데이터를 지니고 있다.

Operation : Request (1)인지 Reply (2)인지 판단 (현재 1)

보내는 쪽 MAC 주소 : 소스 MAC 주소

보내는 쪽 IP 주소 : 소스 IP 주소

받는 쪽 MAC 주소 : 현재 모름

받는 쪽 IP 주소 : 목적지 IP 주소 (현재 알고 있음 이를 이용하여 받는 쪽 MAC 주소를 알려한다.)

Ethernet Frame (for ARP Reply)

라우터에서 컴퓨터에서 보이는 Frame이다.

PREAMBLE : 0 or 1 을 56번 반복

Start Frame Delimiter (SFD) : 10101011 ⇒ 여기까지의 패턴이 끝나고 나면 데이터 전송이 데이터 생성이 시작이 된다는 것을 알림

목적지 MAC 주소 : 컴퓨터의 MAC 주소

소스 MAC 주소 : 라우터의 MAC 주소

LENGTH : 프레임의 총 길이

Ethernet Type : 이 뒤부터는 ARP 패킷이라는 것을 알려줌.

데이터 : ARP Reply 패킷

CRC : 해시 패턴 (보내는 쪽과 받는 쪽이 일치하면 데이터 전송이 올바르게 된 것임)

ARP Reply Packet

하드웨어 타입 : 해당 패킷이 어떤 네트워크(or 프레임) 안에 있는지 나타낸다. (이더넷은 1) example) 00000000 00000001

프로토콜 타입 : 현재 프로토콜 타입을 나타낸다. example) IPv4

하드웨어 길이 : MAC 주소의 길이 example) 6

프로토콜 길이 : IP 주소의 길이 example) 4

이더넷 프레임에 IPv4를 이용한다면 위 예시같이 항상 같은 데이터를 지니고 있다.

Operation : Request (1)인지 Reply (2)인지 판단 (현재 2)

보내는 쪽 MAC 주소 : 응답하는 장치 (라우터)의 MAC 주소

보내는 쪽 IP 주소 : 응답하는 장치 (라우터)의 IP 주소

받는 쪽 MAC 주소 : 요청을 보낸 장치의 MAC 주소

받는 쪽 IP 주소 : 요청을 보낸 장치의 IP 주소

IP Packet

네트워크 계층에서 사용되는 데이터 전송 단위이다. 이는 네트워크 간에 데이터를 라우팅하기 위해 필요한 정보를 포함.

Header

Version : IP 버전

Header Length : Header의 길이 (보통 5줄로 표기된다.)

Type of Service (ToS) : 서비스의 종류

Total Length : 전체 패킷의 길이

Identification : 패킷의 식별자

Flags : 플래그 (예 : 분할 여부)

Fragment Offset : 조각 오프셋

Time to Live (TTL) : 패킷의 생존 시간

Protocol : 상위 계층 프로토콜 (예 : TCP, UDP)

Header Checksum : 헤더의 오류 검출을 위한 체크섬

Source IP Address : 출발지 IP 주소

Destination IP Address : 목적지 IP 주소

Data

Data : 실제 전송되는 데이터, 상위 계층 프로토콜 데이터 (예 : TCP 세그먼트, UDP 데이터그램)

💡 네트워크를 통한 데이터 통신 흐름

1. 프레임의 생성 및 전송
2. 라우터에서의 프레임 처리
3. 라우팅 결정
4. 프레임의 재구성 및 전송
5. 최종 수신

WAN to LAN

WAN에서 LAN으로 데이터를 전송하는 과정을 다음과 같이 설명한다.

1. 라우터가 PPP 프레임을 열고 IP 패킷을 본다
2. IP 패킷을 보고 목적지를 확인 (IP 패킷 분석)
3. 목적지 확인 후 라우팅 테이블을 본다. (라우팅 테이블 조회)
4. 로컬 네트워크에서 목적지 IP 주소에 해당하는 MAC주소로 Ethernet 프레임으로 정보를 보낸다.
5. MAC 주소를 모를시 ARP Request로 MAC 주소를 알아내면 된다.