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그림으로 공부하는 TCP/IP 구조 : IT 엔지니어 필독서

원제 : 圖解入門TCP/IP 仕組み.動作が見てわかる
소득공제

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책소개

인터넷, TCP/IP, 애플리케이션부터 보안, 네트워크 기기, 부하분산까지
네트워크의 기본 지식을 한 권에 담았다!

네트워크는 이제 우리 삶에서 떼려야 뗄 수 없는 존재가 되었습니다. 특정한 서비스가 아니라 스마트폰이나 노트북, 즉 우리를 인터넷이라는 거대한 세상과 연결해 주는 그 친근한(하지만 조금은 먼) 네트워크 자체에 관한 이야기입니다.

네트워크는 본질적으로 커뮤니케이션이고, 커뮤니케이션은 성질이 다른 여러 연결 요소를 묶어내는 규칙 또는 규약으로 만들어집니다. 네트워크에 조금이나마 관심이 있던 분들이라면 OSI 7 레이어와 같이 다소 복잡하게 느껴지는 용어를 이해하기 위해 규칙을 무작정 암기하려 했던 경험이 있을 것입니다. 하지만 이 책은 암기를 통한 이해가 아니라, 이야기를 읽어가며 이해할 수 있도록 구성되어 있어서 책을 읽는 것만으로도 여러분에게 분명 많은 도움이 될 것입니다.

출판사 서평

인터넷, TCP/IP, 애플리케이션부터 보안, 네트워크 기기, 부하분산까지
네트워크의 기본 지식을 한 권에 담았다!

네트워크는 이제 우리 삶에서 떼려야 뗄 수 없는 존재가 되었습니다. 특정한 서비스가 아니라 스마트폰이나 노트북, 즉 우리를 인터넷이라는 거대한 세상과 연결해 주는 그 친근한(하지만 조금은 먼) 네트워크 자체에 관한 이야기입니다.

네트워크는 본질적으로 커뮤니케이션이고, 커뮤니케이션은 성질이 다른 여러 연결 요소를 묶어내는 규칙 또는 규약으로 만들어집니다. 네트워크에 조금이나마 관심이 있던 분들이라면 OSI 7 레이어와 같이 다소 복잡하게 느껴지는 용어를 이해하기 위해 규칙을 무작정 암기하려 했던 경험이 있을 것입니다. 하지만 이 책은 암기를 통한 이해가 아니라, 이야기를 읽어가며 이해할 수 있도록 구성되어 있어서 책을 읽는 것만으로도 여러분에게 분명 많은 도움이 될 것입니다.

이 책의 장점
ㆍ 네트워크의 역사나 기능, 종류 등을 기초부터 설명
ㆍ 네트워크 동작을 파악할 수 있는 상세한 그림이 가득
ㆍ 최신 보급 상황을 고려해 IPv4 주소, IPv6 주소 양쪽 모두 자세히 설명
ㆍ HTTP 등 애플리케이션 수준의 정보도 충실
ㆍ 암호화나 인증 등 보안 기술도 확실히 학습 가능
ㆍ 네트워크 구축, 운용, 트러블슈팅에 필요한 기초가 몸에 뱀

이 책의 특징
ㆍ 컬러 그림이 가득!
네트워크의 구조와 동작은 그림을 보고 이해하는 것이 가장 좋습니다. 이 책에서는 400점 이상의 그림을 이용해 TCP/IP 프로토콜을 상세하게 해설합니다.
ㆍ 최신 네트워크 지원
IP나 TCP, UDP뿐만 아니라, 광섬유, 무선 LAN, IPv6, IPsec, HTTP, SSL 등 네트워크에 빠뜨릴 수 없는 각종 프로토콜에 대해 자세하게 해설합니다.

이 책의 대상 독자
ㆍ 주니어 인프라 엔지니어/네트워크 엔지니어
ㆍ 네트워크에 관심 있는 애플리케이션 엔지니어
ㆍ 추상화에 어려움을 느끼는 클라우드 엔지니어

목차

CHAPTER 1 네트워크 기초 _ 1
1.1 네트워크란 3
1.1.1 네트워크의 역사 3
1.1.2 회선 교환 방식과 패킷 교환 방식 4
1.2 통신을 위한 규칙, 프로토콜 7
1.2.1 프로토콜에 결정되어 있는 것 8
1.2.2 프로토콜은 계층으로 정리한다 11
1.2.3 두 가지 계층 구조 모델 12
1.2.4 표준화 단체가 프로토콜을 결정한다 16
1.2.5 각 계층이 연계하여 동작하는 구조 18
1.3 네트워크 구성 기기 23
1.3.1 물리 계층에서 동작하는 기기 24
1.3.2 데이터링크 계층에서 동작하는 기기 27
1.3.3 네트워크 계층에서 동작하는 기기 29
1.3.4 트랜스포트 계층에서 동작하는 기기 31
1.3.5 애플리케이션 계층에서 동작하는 기기 32
1.3.6 모든 기기를 연결하기 35
1.4 다양한 네트워크 기기 형태 36
1.4.1 물리 어플라이언스 36
1.4.2 가상 어플라이언스 37
1.5 네트워크 형태 38
1.5.1 LAN 38
1.5.2 WAN 40
1.5.3 DMZ 42
1.6 새로운 네트워크 형태 44
1.6.1 SDN 44
1.6.2 CDN 46
1.6.3 IoT 47
1.6.4 IaaS 48

CHAPTER 2 물리 계층 _ 51
2.1 유선 LAN(IEEE802.3) 53
2.1.1 IEEE802.3 프로토콜 53
2.1.2 트위스트 페어 케이블 55
2.1.3 광섬유 케이블 61
2.1.4 두 가지 통신 방식 66
2.2 무선 LAN(IEEE802.11) 69
2.2.1 주파수 대역 70
2.2.2 변조 방식 73
2.2.3 무선 LAN의 통신 방식 74
2.2.4 고속화 기술 75
2.2.5 기타 무선 프로토콜 78
2.2.1 주파수 대역 70
2.2.2 변조 방식 73
2.2.3 무선 LAN의 통신 방식 74
2.2.4 고속화 기술 75
2.2.5 기타 무선 프로토콜 78

CHAPTER 3 데이터링크 계층 _ 81
3.1 유선 LAN(IEEE802.3) 83
3.1.1 이더넷의 프레임 포맷 83
3.1.2 MAC 주소 87
3.1.3 L2 스위치 92
3.2 무선 LAN(IEEE 802.11) 99
3.2.1 IEEE802.11 프레임의 프레임 포맷 99
3.2.2 무선 LAN 단말이 접속되기까지 105
3.2.3 무선 LAN의 형태 113
3.2.4 무선 LAN과 관련된 다양한 기능 116
3.3 ARP 120
3.3.1 ARP의 프레임 포맷 121
3.3.2 ARP에 의한 주소 결정 흐름 123
3.3.3 ARP 캐시 기능 126
3.3.4 GARP를 이용한 기능 128
3.4 기타 L2 프로토콜 130
3.4.1 PPP 130
3.4.2 PPPoE 134
3.4.3 IPoE 135
3.4.4 PPTP 135
3.4.5 L2TP 137

CHAPTER 4 네트워크 계층 _ 139
4.1 IPv4 141
4.1.1 IPv4의 패킷 포맷 141
4.1.2 IPv4 주소와 서브넷 마스크 147
4.1.3 다양한 IPv4 주소 149
4.2 IPv6 156
4.2.1 IPv6의 패킷 포맷 156
4.2.2 IPv6 주소와 프리픽스 159
4.2.3 다양한 IPv6 주소 165
4.3 IP 라우팅 171
4.3.1 라우팅이란 171
4.3.2 라우팅 테이블 176
4.3.3 라우팅 프로토콜 181
4.3.4 재전송 189
4.3.5 라우팅 테이블 규칙 190
4.3.6 VRF 194
4.3.7 정책 기반 라우팅 195
4.4 IP 주소 할당 방법 196
4.4.1 정적 할당 196
4.4.2 동적 할당 197
4.4.3 DHCP 릴레이 에이전트 201
4.5 NAT 202
4.5.1 정적 NAT 202
4.5.2 NAPT 203
4.5.3 CGNAT 204
4.5.4 NAT 트래버설(NAT 초월) 209
4.6 IPv4와 IPv6의 공용 기술 213
4.6.1 듀얼 스택 213
4.6.2 DNS64/NAT64 214
4.6.3 터널링 215
4.7 ICMPv4 217
4.7.1 ICMPv4의 패킷 포맷 217
4.7.2 대표적인 ICMPv4의 동작 219
4.8 ICMPv6 223
4.8.1 ICMPv6의 패킷 포맷 223
4.8.2 대표적인 ICMPv6의 동작 225
4.9 IPsec 228
4.9.1 거점 간 VPN과 원격 액세스 VPN 228
4.9.2 IPsec 프로토콜의 기능 229

CHAPTER 5 트랜스포트 계층 _ 239
5.1 UDP 241
5.1.1 UDP 패킷 포맷 241
5.1.2 포트 번호 242
5.1.3 방화벽의 동작(UDP편) 245
5.2 TCP 251
5.2.1 TCP 패킷 포맷 251
5.2.2 TCP에서의 상태 전이 259
5.2.3 다양한 옵션 기능 269
5.2.4 방화벽의 동작(TCP편) 274

CHAPTER 6 애플리케이션 계층 _ 281
6.1 HTTP 283
6.1.1 HTTP 버전 283
6.1.2 HTTP/1.1의 메시지 포맷 294
6.1.3 다양한 HTTP 헤더 299
6.1.4 HTTP/2의 메시지 포맷 315
6.1.5 부하 분산 장치의 동작 320
6.2 SSL/TLS 330
6.2.1 SSL에서 이용하는 기술 331
6.2.2 SSL 버전 343
6.2.3 SSL 레코드 포맷 345
6.2.4 SSL 접속에서 종료까지의 흐름 349
6.2.5 클라이언트 인증서를 이용한 클라이언트 인증 359
6.2.6 SSL 오프로드 기능의 동작 362
6.3 DNS 363
6.3.1 도메인 이름 364
6.3.2 이름 결정과 존 전송 366
6.3.3 DNS 메시지 포맷 370
6.3.4 DNS를 이용한 기능 371
6.4 메일 계열 프로토콜 374
6.4.1 메일 송신 프로토콜 374
6.4.2 메일 수신 프로토콜 377
6.4.3 웹메일 380
6.5 관리 액세스 프로토콜 382
6.5.1 Telnet 383
6.5.2 SSH 385
6.6 운용 관리 프로토콜 391
6.6.1 NTP 391
6.6.2 SNMP 392
6.6.3 Syslog 396
6.6.4 인접 기기 발견 프로토콜 399
6.7 다중화 프로토콜 400
6.7.1 물리 계층의 다중화 기술 400
6.7.2 데이터링크 계층 다중화 기술 404
6.7.3 네트워크 계층 다중화 기술 407
6.8 ALG 프로토콜 413
6.8.1 FTP 414
6.8.2 TFTP 415
6.8.3 SIP 416

본문중에서

네트워크 구축 현장으로 눈을 돌려 봅시다. 최근 수년간 작은 단위로 구현과 테스트를 반복하는 애자일 개발 방식의 네트워크 구축 프로젝트가 늘어나고, 네트워크의 운용이 단숨에 가속화되었습니다. 하지만 네트워크는 애플리케이션에 비해 설계나 설정을 유연하게 변경할 수 없기 때문에 애자일 개발 방식에 꼭 어울린다고는 할 수 없습니다. 지식이 부족한 상태에서 그 순간밖에 사용할 수 없게 설정하면 네트워크가 마치 누더기같이 구성되어 나중에는 더 큰 영향을 미치게 됩니다. 그러므로 구축 현장에서는 기민한 구축 속도에 대응할 수 있도록 순발력을 키우고 기초 지식을 확고히 해야 합니다. _ xvii

한편, 통신 사업자의 WAN 서비스를 이용할 때는 통신 사업자가 제공하는 폐역 VPN망에 접속해, 그 폐역 VPN망을 통해 각 거점과 정보를 교환합니다. 거점에서 폐역 VPN망까지 연결하는 액세스 회선이나 옵션 서비스는 통신 사업자에 따라 다릅니다. 최근에는 대역 보증 혹은 회선 백업과 같은 기본 서비스뿐만 아니라, 클라우드의 IaaS 환경과의 접속, 스마트폰이나 태블릿에서의 원격 접속 등도 지원합니다. 접속 거점 수 또는 사용자 수가 많거나, WAN 통신이 많은 환경에서는 이들을 채용하는 경우가 많습니다. _41p

관리 프레임은 어떤 액세스 포인트와 어떻게 접속할 것인지 관리하는 프레임입니다. 아무리 많은 전파가 교차하며 흐르더라도, 무선 LAN 단말이 동시에 접속할 수 있는 액세스 포인트는 하나뿐입니다. 여기에서 액세스 포인트는 관리 프레임의 하나인 비콘(beacon)을 이용해, 액세스 포인트의 존재를 정기적으로 알립니다. 비콘 프레임을 잡은 무선 LAN 단말은 프로브 요청/응답(probe request/response), 인증(authorization), 어소시에이션 요청/응답(association request/response)의 3가지 관리 프레임을 사용해서 접속을 관리합니다. 이 접속 처리 전체를 어소시에이션(association)이라 부르며 관리 프레임이 어소시에이션을 담당합니다. _100p

이 방식은 매우 알기 쉽고 관리하기 쉽다는 장점이 있습니다. 반면, 대충하기 쉽기 때문에 낭비가 많다는 단점도 있습니다. 예를 들면, 클래스 A에서 할당되는 IP 주소는 표 4.1.2에서 나타낸 것처럼 1,600만 개가 넘습니다. 하나의 기업이나 단체에서 1600만 개의 IPv4 주소가 필요할까요? 아마도 없을 것입니다. 필요한 만큼 할당하면 남은 IPv4 주소는 방치하는 것이기 때문에 매우 아깝습니다. 여기에서 유한한 IP 주소를 유효하게 활용하기 위해 새롭게 고안된 방식이 ‘클래스리스 어드레싱’입니다. _150p

IPv6의 동적 할당은 RS/RA와 DHCP가 결합되어 복잡합니다. 더 고민해야 하는 것은 여기부터입니다. 단말의 OS나 그 버전에 따라 할당되거나 할당되지 않는 경우가 있고, 네트워크 기기가 대응하거나 대응하지 않는 등 제각각입니다. 예를 들면, Windows OS는 Windows 10 build 1564(Creators Update)를 시작으로 RA의 RDNSS 옵션에 대응했습니다. 또한, Android는 2020년 11월 시점에서 DHCPv6에 대응하지 않습니다. 실무 현장에서는 사용할 가능성이 있는 단말의 대응 상황을 확인하고 네트워크 기기를 선택한 뒤, 어떤 방식을 어떻게 채용할지 검토해야 할 것입니다. _200p

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저자소개

미야타 히로시(みやた ひろし) [저] 신작알림 SMS신청
생년월일 -

대학과 대학원에서 지구환경과학 분야를 연구한 후에 한 시스템 통합 기업에 시스템 엔지니어로 입사했다. 그리고 다시 네트워크 기기 벤더의 컨설턴트로 이직하여 설계에서 구축, 운용에 이르기까지 네트워크에 관련된 업무 전반을 수행했다. CCIE 자격증을 보유하고 있다. 저서로 《따라하며 배우는 서버 부하분산 입문》(제이펍, 2013), 《인프라/네트워크 엔지니어를 위한 네트워크 이해 및 설계 가이드》(제이펍, 2014), 《인프라/네트워크 엔지니어를 위한 네트워크 디자인 패턴 가이드》(제이펍, 2017) 등이 있다.

김모세 [역] 신작알림 SMS신청
생년월일 -

대학 졸업 후 소프트웨어 엔지니어, 소프트웨어 품질 엔지니어, 애자일 코치 등 다양한 부문에서 소프트웨어 개발에 참여했다. 재미있는 일, 나와 조직이 성장하고 성과를 내도록 돕는 일에 보람을 느끼며 나 자신에게 도전하고 더 나은 사람이 되기 위해 항상 노력하고 있다. 저서로 『코드 품질 시각화의 정석』(지앤선, 2015)이 있고, 옮긴 책으로는 『제대로 배우는 수학적 최적화』(한빛미디어, 2021), 『그림으로 배우는 TCP/IP』 등이 있다.

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