[CS] 정보처리기능사 실기_03.네트워크 기초 활용
본 문서는 정보처리기능사 실기 시험 대비용 필기입니다
네트워크 기초 활용
네트워크 / 인터넷
네트워크(Network)의 개념
네트워크 : 두 대 이상의 컴퓨터를 전화선이나 케이블 등으로 연결하여 자원을 공유하는 것
- 다른 컴퓨터의 데이터, 프로그램, 주변장치, 인터넷 등을 공유하기 위해 사용
- 각 사이트들이 분포되어 있는 지리적 범위에 따라 LAN과 WAN으로 분류 됨
- 근거리 통신망(LAN; Local Area Network)
- 회사, 학교, 연구소 등에서 비교적 가까운 거리에 있는 컴퓨터, 프린터, 저장장치 등과 같은 자원을 연결하여 구성
- 주로 자원 공유를 목적으로 사용
- 데이터 전송 속도가 빠르고, 에러 발생률이 낮다
- 근거리 통신망에서는 주로 버스형이나 링형 구조를 사용
- 광대역 통신망(WAN; Wide Area Network)
- 국가와 국가 혹은 대륙과 대륙등과 같이 멀리 떨어진 사이트들을 연결하여 구성
- 통신 속도가 느리고, 에러 발생률이 높다
- 일정한 지역에 있는 사이트들을 근거리 통신망으로 연결한 후 각 근거리 통신망을 연결하는 방식을 사용
인터넷(Internet)의 개요
TCP/IP 프로토콜을 기반으로 하여 전 세계 수많은 컴퓨터와 네트워크들이 연결된 광범위한 컴퓨터 통신망
- 미 국방성의 ARPANET에서 시작
- UNIX 운영체제를 기반으로 함
- 인터넷에 연결된 모든 컴퓨터는 고유한 IP주소를 가짐
- 컴퓨터 또는 네트워크를 서로 연결하기 위해서는 브리지, 라우터, 게이트웨이가 사용된다
- 다른 네트워크 또는 같은 네트워크를 연결하여 중추적 역할을 하는 네트워크로 보통 인터넷의 주가 되는 기간망을 일컫는 용어를 백본(Backbone)이라 함
IP 주소(Internet Protocol Address)
인터넷에 연결된 모든 컴퓨터 자원을 구분하기 위한 고유한 주소
- 숫자로 8비트씩 4부분, 총 32비트로 구성되어 있다
- IP주소는 네트워크 부분의 길이에 따라 다음과 같이 A클래스에서 E클래스까지 총 5단계로 구성되어 있다
- A Class : 국가나 대형 통신망에 사용(0~127로 시작), $2^{24}$ 호스트 사용 가능, 기본 서브넷 마스크 (255.0.0.0)
- B Class : 중대형 통신망에 사용(128~191로 시작), $2^{16}$ 호스트 사용 가능, 기본 서브넷 마스크(255.255.0.0)
- C Class : 소규모 통신망에 사용(192~223으로 시작), $2^8$ 호스트 사용 가능, 기본 서브넷 마스크(255.255.255.0)
- D Class : 멀티캐스트용으로 사용(224~239로 시작)
- E Class : 실험적 주소이며 공용되지 않음
IPv6(Internet Protocol version 6)
현재 사용하고 있는 IP 주소 체계인 IPv4의 주소 부족 문제를 해결하기 위해 개발 됨
- IPv4에 비해 자료 전송 속도가 빠름
- IPv4와 호환성이 뛰어남
- 인증성, 기밀성, 데이터 무결성의 지원으로 보안 문제 해결 가능
- 주소의 확장성, 융통성, 연동성이 뛰어나며, 실시간 흐름 제어로 향상된 멀티 미디어 기능을 지원
Traffic Class(IPv6 패킷의 클래스나 우선순위를 나타내는 필드), Flow Label(네트워크 상에서 패킷들의 흐름에 대한 특성을 나타내는 필드)을 이용하여 등급별, 서비스별로 패킷을 구분할 수 있어 품질 보장이 용이
- IPv6의 구성
- 16비트씩 8부분, 총 128비트로 구성되어 있음
- 각 부분을 16진수로 표현하고, 콜론(:)으로 구분한다
- 3가지 주소 체계
- 유니캐스트(Unicast) : 단일 송신자와 단일 수신자 간의 통신 (1:1 통신)
- 멀티캐스트(Multicast) : 단일 송진자와 다중 수신자 간의 통신(1:N 통신)
- 애니캐스트(Anycast) : 단일 송신자와 가장 가까이 있는 단일 수신자 간의 통신(1:1 통신)
도메인 네임(Domain Name)
숫자로 된 IP주소를 사람이 이해하기 쉬운 문자 형태로 표현한 것
- 호스트 컴퓨터 이름, 소속 기관 이름, 소속기관의 종류, 소속 국가명
- 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 상위 도메인을 의미
- DNS(Domain Name System) : 문자로 된 도메인 네임을 컴퓨터가 이해할 수 있는 IP 주소로 변환하는 역할을 하는 시스템
OSI 참조 모델
OSI(Open System Interconnection) 참조 모델의 개요
다른 시스템 간의 원활한 통신을 위해 ISO(국제표준화기구)에서 제안한 통신 규약(Protocol)
- 개방형 시스템(Open System) 간의 데이터 통신 시 필요한 장비 및 처리 방법 등을 7단계로 표준화하여 규정
- OSI 7계층은 1~3 계층을 하위 계층, 4~7 계층을 상위 계층이라고 함
- 하위 계층 : 물리 계층 -> 데이터 링크 계층 -> 네트워크 계층
- 상위 계층 : 전송 계층 -> 세션 계층 -> 표현 계층 -> 응용 계층
OSI 참조 모델 계층별 특징
- 물리 계층(Physical Layer)
- 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성에 대한 규칙을 정의
- RS-232C, X.21 등의 표준이 있다
- 프로토콜 데이터 단위(PDU, 동일 계층 간에 교환되는 정보의 단위)는 비트(Bit)
- 데이터 링크 계층(Data Link Layer)
- 두 개의 인접한 개방 시스템들 간에 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 함
- HDLC, ADCCP, LLC, LAPB, LAPD 등의 표준이 있음
- PDU는 프레임(Frame)
- 네트워크 계층(Network Layer)
- 개방 시스템들 간의 네트워크 연결을 관리하는 기능과 데이터의 교환 및 중계 기능을 함
- X.25, ARP, IPX, IP, ICMP 등의 표준이 있음
- PDU는 패킷(Packet)
- 전송 계층(Transport Layer)
- 논리적 안정과 균일한 데이터 전송 서비스를 제공함으로써 종단 시스템(End-to-End) 간에 투명한 데이터 전송을 가능하게 한다
- TCP, UDP 등의 표준이 있음
- PDU는 세그먼트(Segment)
- 세션 계층(Session Layer)
- 송, 수신 측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당
- 대화(회화) 구성 및 동기 제어, 데이터 교환 관리 기능이 있음
- PDU는 메시지(Message)
- 표현 계층(Presentation)
- 응용 계층으로 부터 받은 데이터를 세션 계층에 보내기전에 통신에 적당한 형태로 통신에 적당한 형태로 변환하고, 세션 계층에서 받은 데이터는 응용 계층에 맞게 변환하는 기능을 함
- 서로 다른 데이터 표현 형태를 갖는 시스템 간의 상호 접속을 위해 필요한 계층
- PDU는 메시지(Message)
- 응용 계층(Application Layer)
- 사용자가 OSI 환경에 접근할 수 있도록 서비스를 제공
- HTTP, 전자 사서함(SMTP, POP3), 파일 전송(FTP), 원격 접속(TELNET) 등의 서비스를 제공
- PDU는 메시지(Message)
네트워크 관련 장비
네트워크 인터페이스 카드(NIC; Network Interface Card)
컴퓨터와 컴퓨터 또는 컴퓨터와 네트워크를 연결하는 장치, 정보 전송 시 정보가 케이블을 통해 전송될 수 있도록 정보 형태를 변경함
이더넷 카드(LAN 카드) 혹은 네크워크 어댑터라고도 함
허브(Hub)
한 사무실이나 가까운 거리의 컴퓨터들을 연결하는 장치, 각 회선을 통합적으로 관리하며, 신호 증폭 기능을 하는 리피터의 역할도 포함
- 더미 허브(Dummy Hub)
- 네트워크에 흐르는 모든 데이터를 단순히 연결하는 기능만을 제공
- LAN이 보유한 대역폭을 컴퓨터 수만큼 나누어 제공
- 네트워크에 연결된 각 노드를 물리적인 성형 구조로 연결
- 스위칭 허브(Switching Hub)
- 네트워크상에 흐르는 데이터의 유무 및 흐름을 제어하여 각각의 노드가 허브의 최대 대역폭을 사용할 수 있는 지능형 허브
- 최근에 사용되는 허브는 대부분 스위칭 허브
리피터(Repeater)
전송되는 신호가 전송 선로의 특성 및 외부 충격 등의 요인으로 인해 원래의 형태와 다르게 왜곡되거나 약해질 경우 원래의 신호 형태로 재생하여 다시 전송하는 역할을 수행
- OSI 참조 모델의 계층에서 동작하는 장비
- 근접한 네트워크 사이에 신호를 전송하는 역할로, 전송 거리의 연장 또는 배선의 자유도를 높이기 위한 용도로 사용
브리지(Bridge)
LAN과 LAN을 연결하거나 LAN 안에서의 컴퓨터 그룹(세그먼트)을 연결하는 기능을 수행
- 데이터 링크 계층 중 MAC(Media Access Control) 계층에서 사용되므로 MAC 브리지라고도 한다
- 네트워크 상의 많은 단말기들에 의해 발생되는 트래픽 병목 현상을 줄일 수 있다
- 네트워크를 분산적으로 구성할 수 있어 보안성을 높일 수 있다
- 브리지를 이용한 서브넷(Subnet) 구성 시 전송 가능한 회선 수는 브리지가 n개일 때, n(n-1)/2 개
스위치(Switch)
브리지와 같이 LAN과 LAN을 연결하여 훨씬 더 큰 LAN을 만드는 장치
- 하드웨어를 기반으로 처리하므로 전송 속도가 빠름
- 포트마다 각기 다른 전송 속도를 지원하도록 제어할 수 있고, 수십에서 수백 개의 포트를 제공
- OSI 참조 모델의 데이터 링크 계층에서 사용됨
라우터(Router)
브리지와 같이 LAN과 LAN의 연결 기능에 데이터 전송의 최적 경로를 선택할 수 있는 기능이 추가된 것, 서로 다른 LAN이나 LAN과 WAN의 연결도 수행
- OSI 참조 모델의 네트워크 계층에서 동작하는 장비
- 접속 가능한 경로에 대한 정보를 라우팅 제어표(Routing Table)에 저장하여 보관
- 3계층(네트워크 계층)까지의 프로토콜 구조가 다른 네트워크 간의 연결을 위해 프로토콜 변환 기능을 수행
게이트웨이(Gateway)
전 계층(1~7계층)의 프로토콜 구조가 다른 네트워크의 연결을 수행
- 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층 간을 연결하여 데이터 형식 변환, 주소 변환, 프로토콜 변환 등을 수행
- LAN에서 다른 네트워크에 데이터를 보내거나 다른 네트워크로부터 데이터를 받아들이는 출입구 역할을 함
TCP / IP
프로토콜(Protocol)
서로 다른 기기들 간의 데이터 교환을 원활하게 수행할 수 있도록 표준화시켜 놓은 통신 규약
- 프로토콜의 기본 요소
- 구문(Syntax) : 전송하고자 하는 데이터의 형식, 부호화, 신호 레벨 등을 규정
- 의미(Semantics) : 두 기기 간의 효율적이고 정확한 정보 전송을 위한 협조 사항과 오류 관리를 위한 제어 정보를 규정
- 시간(Timing) : 두 기기 간의 통신 속도, 메시지의 순서 제어 등을 규정
- 프로토콜의 기능
- 단편화와 재결합, 캡슐화, 흐름 제어, 오류 제어, 동기화, 순서 제어, 주소 지정, 다중화, 경로 제어, 전송 서비스 등
TCP/IP(Transmission Control Program/Internet Protocol)
인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜
- TCP(Transmission Control Protocol)
- OSI 7계층의 전송 계층에 해당
- 신뢰성 있는 연결형 서비스를 제공함
- 신뢰성 있는 전송을 위해 3-way-handshake를 거친 후 전송
- 3단계에 걸친 확인 작업을 수행한 후 통신을 수행
- 1단계 : 송신지에서 수신지로 ‘SYN’ 패킷을 전송
- 2단계 : 수신지에서 송신지로 ‘SYN + ACK’ 패킷을 전송
- 3단계 : 송신지에서 수신지로 ‘ACK’ 패킷을 전송
- 패킷의 다중화, 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어 기능을 제공
- IP(Internet Protocol)
- OSI 7계층의 네트워크 계층에 해당
- 데이터그램을 기반으로 하는 비연결형 서비스를 제공
- 송수신 측 간에 논리적 연결없이 독립적으로 데이터를 전송하는 방식
- 패킷의 분해/조립, 주소지정, 경로 선택기능을 제공
TCP/IP의 구조
- 응용 계층
- 응용 프로그램 간의 데이터 송,수신 제공
- TELNET, FTP, SMTP, SNMP, DNS, HTTP 등
- 전송 계층
- 호스트들 간의 신뢰성 있는 통신 제공
- TCP, UDP, RTCP
- 인터넷 계층
- 데이터 전송을 위한 주소 지정, 경로 설정을 제공
- IP, IPX, ICMP, IGMP, ARP, RARP, OSPF
- 네트워크 액세스 계층
- 실제 데이터(프레임)를 송,수신 하는 역할
- Ethernet, IEEE 802, HDLC, X.25, RS-232C, ARQ 등
주요 프로토콜
| 프로토콜 | 내용 |
| HTTP(HyperText Transfer Protocol) | 웹(www)에서 HTML(Hyper Text Markup Language)로 작성된 하이퍼텍스트 문서를 전송하기 위한 표준 프로토콜 |
| TELNET | 멀리 떨어져 있는 컴퓨터에 접속하여 자신의 컴퓨터처럼 사용할 수 있도록 해주는 서비스 / 프로그램을 실행하는 등 시스템 관리 작업을 할 수 있는 가상의 터미널 기능을 수행 |
| FTP(File Transfer Protocol) | 컴퓨터와 컴퓨터 또는 컴퓨터와 인터넷 사이에서 파일을 주고 받을 수 있도록 하는 원격 파일 전송 프로토콜 |
| SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) | 전자 우편을 전송하는 프로토콜 |
| IMAP(Internet Messaging Access Protocol) | 로컬 서버에서 프로그램을 이용하여 전자 우편을 액세스하기 위한 표준 프로토콜 |
| SNMP(Simple Network Management Protocol) | TCP/IP의 네트워크 관리 프로토콜로, 라우터나 허브 등 네트워크 기기의 네트워크 정보를 네트워크 관리 시스템에 보내는 데 사용되는 표준 통신 규약 |
| SSH(Secure SHell) | 다른 네트워크 상의 컴퓨터에 원격 접속하거나 파일을 복사할 수 있게 해주는 응용 프로토콜, 22번 포트를 사용 / rsh, rcp, rlogin, rexec 및 TELNET, FTP 서비스 등을 대체하기 위한 네트워크 보안도구로 사용됨 |
| UDP(User Datagram Protocol) | 데이터 전송 전에 연결을 설정하지 않는 비연결형 서비스를 제공 / TCP에 비해 상대적으로 단순한 헤더 구조를 가지므로, 오버헤드가 적고, 흐름 제어나 순서 제어가 없어 전송 속도가 빠름 |
| RTCP(Real-Time Control Protocol) | RTP(Real-time Transport Protocol) 패킷의 전송 품질을 제어하기 위한 제어 프로토콜로 데이터 전송을 모니터링하고 최소한의 제어와 인증 기능 만을 제공 |
| ICMP(Internet Control Message Protocol) | IP와 조합하여 통신중에 발생하는 오류의 처리와 전송 경로 변경등을 위한 제어 메시지를 관리하는 역할을 함 |
| IGMP(Internet Group Management Protocol) | 멀티 캐스트를 지원하는 호스트나 라우터 사이에서 멀티캐스트 그룹 유지를 위해 사용됨 |
| ping | 특정 호스트가 현재 네트워크에 연결되어 정상적으로 작성하고 있는지 알아보는 서비스 / ICMP를 사용하여 특정 호스트로의 연결 가능 여부를 확인함 |
| ARP(Address Resolution Protocol) | 호스트의 IP주소를 호스트와 연결된 네트워크 접속 장치의 물리적 주소(MAC Address)로 바꿈 |
| RARP(Reverse Address Resoultion Protocol) | ARP와 반대로 물리적 주소를 IP주소로 변환 |
| DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) | IP 주소 부족 문제를 해결하기 위해 만들어진 프로토콜 / IP 주소가 일정한 시간 동안만 유효하도록 임대함으로써 사용 가능한 IP 주소의 개수보다 더 많은 컴퓨터가 IP 주소를 활용할 수 있음 |
