Linux - Network 2 / 3

1. MTU

MTU(최대 전송 단위, Maximum Transmission Unit)는 네트워크에서 한 번에 전송할 수 있는 최대 패킷 크기를 의미합니다. MTU 값은 네트워크 성능과 효율성에 중요한 영향을 미치며, 기본값은 일반적으로 1500 바이트입니다.

MTU의 역할

• 패킷 전송: MTU는 데이터가 한 번에 전송될 수 있는 최대 크기를 정의하여, 네트워크에서의 패킷 분할(fragmentation)을 방지합니다.
• 성능 최적화: 적절한 MTU 설정은 네트워크 대역폭을 최적화하고, 전송 지연을 줄이는 데 도움을 줍니다.

MTU 값을 변경해야 하는 경우

1. 네트워크 장비의 제한:
   • 특정 네트워크 장비(예: 라우터, 스위치)가 MTU 크기에 제한이 있는 경우, 이를 고려하여 MTU를 낮출 필요가 있습니다.
2. VPN 사용:
   • VPN을 사용하면 종종 추가 헤더가 추가되어 패킷 크기가 증가합니다. 이 경우 MTU를 줄이지 않으면 패킷 분할이 발생할 수 있습니다.
3. 특정 프로토콜 사용:
   • 특정 프로토콜(예: PPPoE)에서는 MTU가 1492 바이트로 제한될 수 있습니다. 이 경우 MTU를 조정해야 원활한 통신이 가능합니다.
4. 네트워크 성능 문제:
   • 패킷 손실, 지연, 또는 성능 저하 문제가 발생하는 경우, MTU 값을 조정하여 최적의 설정을 찾을 수 있습니다.
5. 멀티캐스트 및 브로드캐스트 트래픽:
   • 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 트래픽이 많은 네트워크에서는 MTU를 조정하여 성능을 개선할 수 있습니다.

MTU 변경 시 주의사항

• 테스트 필요: MTU를 변경하기 전에, 네트워크 환경을 고려하여 테스트를 진행하는 것이 중요합니다.
• 일관성 유지: 모든 장비에서 동일한 MTU 설정을 유지해야 패킷 손실을 방지할 수 있습니다.

+ 내용

 

MTU(최대 전송 단위)는 패킷의 "묶음"이라고 보기는 어렵습니다. MTU는 한 번에 전송할 수 있는 최대 패킷 크기를 정의하는 값입니다. 즉, MTU는 패킷의 크기 제한을 나타내며, 네트워크에서 전송할 수 있는 단일 패킷의 최대 바이트 수를 의미합니다.

 

요약

• MTU: 한 번에 전송할 수 있는 최대 패킷 크기.
• 패킷: 실제로 전송되는 데이터의 단위.

 

2. MTU가 1500바이트면 시간당 흐르는 패킷의 양은?

MTU가 1500바이트라는 것은 한 번에 전송할 수 있는 최대 패킷 크기입니다. 시간당 흐르는 패킷의 양을 계산하기 위해서는 네트워크의 대역폭(속도)을 알아야 합니다.

예시 계산

1. 대역폭 설정: 예를 들어, 네트워크 속도가 100 Mbps(메가비트 per 초)라고 가정해 보겠습니다.
2. 비트로 변환:
   • 100 Mbps = 100,000,000 비트/초
3. 바이트로 변환:
   • 100,000,000 비트/초 ÷ 8 = 12,500,000 바이트/초
4. 패킷 수 계산:
   • 12,500,000 바이트/초 ÷ 1500 바이트/패킷 = 약 8333 패킷/초
5. 시간당 패킷 수:
   • 8333 패킷/초 × 3600 초/시간 = 약 30,000,000 패킷/시간

결론

따라서, 100 Mbps의 대역폭에서 MTU가 1500 바이트일 경우, 시간당 약 30,000,000개의 패킷이 흐를 수 있습니다.

 

3. 패킷의 구성요소

패킷은 네트워크를 통해 데이터가 전송될 때, 정보의 단위로 사용되는 구조입니다. 패킷의 구성 요소는 일반적으로 다음과 같습니다:

1. 헤더 (Header)

• 출발지 주소: 패킷이 어디에서 왔는지를 나타내는 주소.
• 목적지 주소: 패킷이 어디로 가야 하는지를 나타내는 주소.
• 프로토콜 정보: 어떤 프로토콜이 사용되는지를 나타내는 정보 (예: TCP, UDP).
• 시퀀스 번호: 연결된 패킷의 순서를 식별하는 번호.
• 제어 정보: 오류 검사, 흐름 제어 등과 관련된 정보.

2. 데이터 (Payload)

• 실제 전송되고자 하는 정보나 데이터입니다. 이 부분이 패킷의 주요 내용이며, 애플리케이션의 데이터(예: 웹 페이지, 이메일 등)가 포함됩니다.

3. 트레일러 (Trailer)

• 오류 검사 정보: 패킷이 전송 중 손상되었는지 확인하기 위한 정보(예: CRC 체크섬).
• 일부 프로토콜에서는 트레일러가 포함될 수 있으며, 모든 패킷에 필수는 아닙니다.

패킷 구조의 예

• IP 패킷: 인터넷 프로토콜(IP) 패킷은 헤더와 데이터로 구성되며, 헤더는 출발지 및 목적지 IP 주소, 프로토콜 정보 등을 포함합니다.
• TCP 세그먼트: TCP 프로토콜의 경우, TCP 헤더가 포함되어 추가적인 제어 정보(예: 포트 번호, 플래그 등)를 제공합니다.

결론

패킷은 헤더, 데이터, 트레일러로 구성되어 있으며, 이 구성 요소들은 패킷이 네트워크를 통해 올바르게 전달되고 처리되는 데 필요한 중요한 정보를 포함합니다.

 

4. IP의 서브넷 마스크 계산 방법

서브넷 마스크 개념

서브넷 마스크는 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하는 데 사용됩니다. 일반적으로 서브넷 마스크는 네트워크의 비트 수를 나타내며, 이는 IP 주소의 어느 부분이 네트워크를 나타내고 어느 부분이 호스트를 나타내는지를 결정합니다.

서브넷 마스크 계산 방법

1. IP 주소와 서브넷 마스크 이해하기
   • IP 주소는 32비트로 구성되며, 보통 4개의 옥텟(예: 192.168.1.1)으로 표시됩니다.
   • 서브넷 마스크도 32비트이며, 네트워크 부분은 1로, 호스트 부분은 0으로 표시됩니다.
2. 네트워크 요구 사항 결정하기
   • 네트워크에서 필요한 호스트 수를 결정합니다. 예를 들어, 50개의 호스트가 필요하다면 서브넷 마스크를 계산해야 합니다.
3. 필요한 비트 수 계산하기
   • 필요한 호스트 수에 따라 2의 거듭제곱을 사용하여 필요한 비트 수를 계산합니다.
   • 예: 50개의 호스트가 필요하다면, (2^6 = 64) (6비트)로 설정할 수 있습니다. (64는 50보다 크므로 적합)
4. 서브넷 마스크 비트 수 결정하기
   • 전체 비트 수 32에서 필요한 호스트 비트 수를 뺍니다.
   • 예: 32 - 6 = 26. 따라서, 서브넷 마스크는 26비트가 됩니다.
5. 서브넷 마스크 작성하기
   • 26비트의 서브넷 마스크를 작성합니다. 1로 설정된 비트는 네트워크 부분, 0으로 설정된 비트는 호스트 부분입니다.
   • 26비트 서브넷 마스크는 255.255.255.192입니다. (255.255.255.192 = 11111111.11111111.11111111.11000000)

예시

• IP 주소: 192.168.1.0
• 필요한 호스트 수: 50
• 서브넷 마스크: 255.255.255.192 (/26)

결론

서브넷 마스크는 호스트 수에 따라 비트를 계산하고, 이를 바탕으로 IP 주소와 함께 사용하여 네트워크를 구성합니다.

 

 

5. 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트

유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트는 네트워크에서 데이터 전송 방식에 따라 구분됩니다. 각각의 차이점은 다음과 같습니다:

1. 유니캐스트 (Unicast)

• 정의: 한 송신자가 한 수신자에게 데이터를 전송하는 방식입니다.
• 특징:
  • 1:1 통신 방식으로, 특정 대상에게만 메시지가 전달됩니다.
  • 예: 한 컴퓨터가 특정 서버에 요청을 보내는 경우.
• 장점: 데이터가 특정 수신자에게만 전달되므로 보안성이 높고, 불필요한 트래픽이 발생하지 않습니다.

2. 멀티캐스트 (Multicast)

• 정의: 한 송신자가 여러 특정 수신자에게 동시에 데이터를 전송하는 방식입니다.
• 특징:
  • 1:N 통신 방식으로, 그룹에 속한 여러 수신자에게 동시에 전달됩니다.
  • 예: IPTV 방송이나 화상 회의에서 여러 사용자에게 스트리밍할 때 사용됩니다.
• 장점: 필요한 수신자에게만 데이터를 전송하므로 대역폭을 절약할 수 있습니다.

3. 브로드캐스트 (Broadcast)

• 정의: 한 송신자가 네트워크에 연결된 모든 수신자에게 데이터를 전송하는 방식입니다.
• 특징:
  • 1:모든 통신 방식으로, 네트워크 내의 모든 장치가 수신합니다.
  • 예: ARP 요청이나 DHCP Discover 메시지.
• 장점: 모든 장치가 동시에 수신하므로, 네트워크의 모든 장치와 정보를 쉽게 공유할 수 있습니다.

요약

• 유니캐스트: 1:1 통신 (특정 수신자).
• 멀티캐스트: 1:N 통신 (특정 그룹 수신자).
• 브로드캐스트: 1:모든 통신 (모든 장치).