[정보처리기사 4과목] 응용 SW 기초 기술 활용(4)

 

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과목: 4. 프로그래밍 언어 활용 챕터: 3장 응용 SW 기초 기술 활용(4) 키워드: 인터넷, 네트워크	#인터넷 #OSI #네트워크 관련 장비 #프로토콜 #TCP/IP

 

인터넷

개요

🚩 인터넷이란 TCP/IP 프로토콜을 기반으로 하여 전 세계 수 많은 컴퓨터와 네트워크들이 연결된 광범위한 컴퓨터 통신망이다

 

- 미 국방성의 ARPANET에서 시작됨

- 유닉스 운영체제를 기반으로 함

- 통신망+컴퓨터가 있는 곳이라면 시간 장소에 구애받지 않고 정보 교환 가능

- 인터넷에 연결된 모든 컴퓨터는 고유한 IP 주소를 가짐

- 컴퓨터, 네트워크 연결을 위해 브리지, 라우터, 게이트웨이가 사용됨

- 다른 네트워크 또는 같은 네트워크를 연결하여 중추적 역할을 하는 네트워크로, 보통 인터넷의 주가 되는 기간망을 일컫는 용어를 백본(Backbone) 이라고 함

 

 

 

IP 주소(Internet Protocol Address)

🚩 인터넷에 연결된 모든 컴퓨터 자원을 구분하기 위한 고유한 주소

🚩 숫자로 8비트씩 4부분, 총 32 비트로 구성되어 있다

 

 

서브네팅(Subnetting)

🚩 할당된 네트워크 주소를 다시 여러 개의 작은 네트워크로 나누어 사용하는 것

🚩 4바이트의 IP 주소 중, 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하기 위한 비트를 서브넷 마스크(Subnet Mask)라고 한다

🚩 서브넷 마스크를 변경하여 네트워크 주소를 여러 개로 분할하여 사용한다

 

 

IPv6(Internet Protocol version 6)의 개요

🚩 IPv6은 현재 사용하고 있는 IP 주소 체계인 IPv4의 주소 부족 문제를 해결하기 위해 개발되었다.

🚩 128비트의 긴 주소를 사용하여 주소 부족 문제를 해결할 수 있으며, 자료 전송 속도가 빠르다

🚩 인증성, 기밀성, 데이터 무결성의 지원으로 보안 문제를 해결할 수 있다

🚩 주소의 확장성, 융통성, 연동성이 뛰어나며 실시간 흐름 제어로 향상된 멀티미디어 기능을 지원

🚩 패킷 크기를 확장할 수 있으므로 패킷 크기에 제한이 없음

🚩 기본 헤더 뒤에 확장 *헤더를 더함으로써 더욱 다양한 정보의 저장이 가능해져 네트워크 기능 확장이 용이함

🚩 미리 예약된 알고리즘을 통해 고유성이 보장된 주소를 자동으로 구성할 수 있음

 

*** 헤더 ***

패킷 전송 시 제일 앞에 배치되는 영역,
IP 주소의 버전, 인증 정보, 패킷에 대한 정보, 출발 주소, 도착 주소 등의 다양한 정보 포함

 

IPv6의 구성

🚩 16비트씩 8부분, 총 128비트로 구성

🚩 각 부분을 16 진수로 표현하고, 콜론(:)으로 구분

🚩 IPv6는 다음과 같이 세 가지 주소 체계로 나누어짐

 

유니캐스트(Unicast)	단일 송신자와 단일 수신자 간의 통신(1대 1 통신)
멀티캐스트(Multicast)	단일 송신자와 다중 수신자 간의 통신(1대 다 통신)
애니캐스트(Anycast)	단일 송신자와 가장 가까이 있는 단일 수신자 간의 통신(1대 1통신)

 

 

도메인 네임(Domain Name)

🚩 도메인 네임은 숫자로 된 IP 주소를 사람이 이해하기 쉬운 문자 형태로 표현한 것이다

🚩 호스트 컴퓨터 이름, 소속 기관 이름, 소속 기관의 종류, 소속 국가명으로 구성되며 왼쪽>오른쪽으로 갈수록 상위 도메인을 의미

🚩 문자로 된 도메인 > IP 주소 변환 역할을 하는 시스템을 DNS(Domain Name System)이라고 하며, 서버를 DNS 서버라 함

 

www.y-oni.co.kr

www 호스트 컴퓨터 이름 / y-oni: 소속기관 이름 / co: 소속 기관 종류 / kr: 소속 국가

 

 

 

OSI 참조 모델

개요

🚩 OSI: Open System Interconnection 

🚩 다른 시스템 간의 원활한 통신을 위해 ISO에서 제안한 통신 규약(Protocol)

🚩 개방형 시스템(Open System) 간의 데이터 통신시 필요한 장비 및 처리 방법 등을 7단계로 표준화하여 규정했다

🚩 1~3계층을 하위 계층, 4~7계층을 상위 계층이라고 한다

 

물리계층 ▶ 데이터 링크 계층 ▶ 네트워크 계층 ▶ 전송계층 ▶ 세션계층 ▶ 표현계층 ▶ 응용계층

 

물리 계층(Physical Layer)

 

전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계적/전기적/기능적/절차적 특성에 대한 규칙 정의

 

- 물리적 전송 매체와 전송 신호 방식 정의

- 관련장비: 리피터, 허브

 

데이터 링크 계층(Data Link Layer)

두 개의 인접한 개방 시스템들 간에 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 연결 설정과 유지 및 종료 담당

 

- 흐름 제어

- 프레임 동기화

- 오류 제어

- 순서 제어

- HDLC, LAPB, LLC, MAC, LAPD, PPP 등의 표준 

- 관련장비: 랜카드, 브리지, 스위치

 

 

네트워크 계층(Network Layer)

개방 시스템들 간의 네트워크 연결을 관리하는 기능과 데이터의 교환 및 중계 기능

 

- 네트워크 연결을 설정, 유지, 해제

- 시스템 간의 경로 배정(Routing), 데이터 교환 및 중게, 트래픽 제어, 패킷 정보 전송 수행

- 관련 장비: 라우터

 

 

전송 계층(Transport Layer)

논리적 안정과 균일한 데이터 전송 서비스 제공, 종단 시스템 간(End-to-End)의 투명한 데이터 전송 가능케 함

 

- 하위 3계층과 상위 3계층의 인터페이스를 담당

- 전송 연결 설정, 데이터 전송, 연결 해제 기능

- 주소 설정, 다중화(분할 및 재조립), 오류 제어, 흐름 제어

- TCP, UDP 등의 표준

- 관련장비: 게이트웨이

 

 

세션 계층(Session Layer)

송/수신 측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당

 

- 대화(회화) 구성 및 동기 제어, 데이터 교환 관리

- 두 이용자 사이의 세션 설정 및 유지를 가능하게 하고 대화를 관리하며 파일 복구 등의 기능을 지원

- 동기점은 오류가 있는 데이터 회복을 위해 사용하는 것으로 소동기점, 대동기점이 있다

 

소동기점(Mynor Synchronization Point)

하나의 대화 단위 내에서 데이터 전달을 제어하는 역할을 하며, 수신 측으로부터 확인 신호를 받지 않음

대동기점(Major Synchronization Point)

전송하는 각 데이터의 처음과 끝에 사용하여 전송하는 데이터 단위를 대화 단위로 구성, 확인 신호를 받음

 

 

표현 계층(Presentation Layer)

응용 계층으로부터 받은 데이터를 세션 계층에 보내기 전에 통신에 적당한 형태로 변환하고,

세션 계층에서 받은 데이터는 응용 계층에 맞게 변환하는 기능

 

- 서로 다른 데이터 표현 형태를 갖는 시스템 간의 상호 접속을 위해 필요한 계층

- 코드 변환, 데이터 암호화, 데이터 압축, 구문 검색, 정보 형식(포맷) 변환, 문맥 관리 기능

 

 

응용 계층(Application Layer)

사용자(응용 프로그램)가 OSI 환경에 접근할 수 있도록 서비스를 제공

 

- 응용 프로세스 간의 정보 교환, 전자 사서함, 파일 전송, 가상 터미널 등의 서비스를 제공

 

 

 

네트워크 관련 장비

네트워크 인터페이스 카드(NIC: Network Interface Card)

🚩 컴퓨터와 컴퓨터/ 컴퓨터와 네트워크를 연결하는 장치로, 정보 전송 시 정보가 케이블을 통해 전송될 수 있도록 정보 형태를 변경

🚩 이더넷 카드(LAN 카드) 혹은 네트워크 어댑터라고도 함

 

허브(Hub)

🚩 한 사무실이나 가까운 거리의 컴퓨터들을 연결하는 장치

🚩 각 회선을 통합적으로 관리, 신호 증폭 기능을 하는 리피터의 역할도 포함

 

더미 허브(Dummy Hub)

- 네트워크에 흐르는 모든 데이터를 단순히 연결하는 기능만 제공

- LAN이 보유한 대역폭을 컴퓨터 수만큼 나누어 제공

- 네트워크에 연결된 각 노드를 물리적 성형 구조로 연결

 

 

스위칭 허브(Switching Hub)

- 네트워크에 흐르는 데이터의 유무 및 흐름 제어

- 각각의 노드가 허브의 최대 대역폭을 사용할 수 있는 지능형 허브

- 최근 사용되는 허브는 대부분 스위칭 허브

 

 

리피터(Repeater)

- 전송되는 신호가 전송 선로의 특성 및 외부 충격 등의 요인으로 인해 원래 형태와 다르게 왜곡되거나 약해질 경우, 원래의 신호 형태로 재생하여 다시 전송하는 역할 수행

- OSI 참조 모델의 물리 계층에서 동작하는 장비

- 근접한 네트워크 사이 신호를 전송하는 역할로 전송 거리 연장 또는 배선 자유도를 높이기 위한 용도로 사용

 

 

브리지(Bridge)

- LAN과 LAN을 연결하거나 LAN 안에서의 컴퓨터 그룹(세그먼트) 연결 기능 수행

- 데이터 링크 계층 중 MAC(Media Access Control) 계층에서 사용되므로 MAC 브리지라고도 함

- 트래픽 병목 현상 감소

- 보안성 증대

- 브리지를 이용한 서브넷 구성 시 전송 가능한 회선 수는 브리지가 n개일 때 n(n-1)/2

 

 

스위치(Swtich)

- 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, 수십~ 수백 개의 포트 제공

- 데이터 링크 계층에서 사용

 

 

라우터(Router)

- LAN과 LAN 연결 기능 + 데이터 전송 최적 경로 선택할 수 있는 기능 추가

- 서로 다른 LAN과 WAN의 연결도 수행

- 네트워크 계층에서 동작하는 장비

- 3계층까지의 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, 표현, 응용 계층 간을 연결하여 데이터 형식 변환, 주소 변환, 프로토콜 변환 등을 수행

- LAN에서 다른 네트워크에 데이터를 보내거나 다른 네트워크로부터 데이터를 받아들이는 출입구 역할 수행

 

 

프로토콜

정의

🚩 서로 다른 기기들 간의 데이터 교환을 원활하게 수행할 수 있도록 표준화 시켜 놓은 통신 규약

🚩 하드웨어와 소프트웨어, 문서를 모두 규정함

🚩 두 개체 간에 합의된 약속이란 의미를 가지고 있다

 

 

기본 요소

구문(Syntax): 전송하고자 하는 데이터 형식, 부호화, 신호 레벨 등을 규정한다

의미(Semantics): 두 기기 간 효율적이고 정확한 정보 전송을 위한 협조 사항과 오류 관리를 위한 제어 정보 규정

시간(Timing): 두 기기 간의 통신 속도, 메시지 순서 제어 등을 규정

 

 

기능

✔ 단편화와 재결합

- 단편화(Fragmentation): 송신측에서 전송할 데이터를 전송에 알맞는 일정 크기의 작은 블록으로 자르는 작업

- 재결합(Reassembly): 수신측에서 단편화된 블록을 원래 데이터로 모으는 작업

- 단편화를 통해 세분화된 데이터 블록을 프로토콜 데이터 단위(PDU:Protocol Data Unit)라고 함

- 데이터를 단편화하여 전송하면 전송 시간이 빠르고, 통신 중 오류를 효과적으로 제어할 수 있음

- 너무 작은 블록으로 단편화할 경우 재결합 시 처리 시간이 길어지고, 비효율적임

 

✔ 캡슐화

- 단편화된 데이터에 송/수신지 주소, 오류 검출 코드, 프로토콜 기능을 구현하기 위한 제어 정보 등의 정보를 부가하는 것

- 요약화라고도 한다

- 대표적인 예가 데이터 링크 제어 프로토콜의 HDLC 프레임

- 정보 데이터를 오류 없이 정확하게 전송하기 위해 캡슐화를 수행

 

✔ 흐름 제어

- 전송 속도 조절 기능

- 정지 대기(Stop-and wait), 슬라이딩 윈도우(Sliding Window) 방식을 이용

 

✔ 오류 제어

- 전송 중 발생하는 오류 검출+정정하여 데이터나 제어 정보의 파손에 대비하는 기능

 

✔ 동기화

- 송/수신 측이 같은 상태를 유지하도록 타이밍(Timing)을 맞추는 기능

 

✔ 순서 제어

- 데이터 블록에 전송 순서를 부여하는 기능(연결 위주의 데이터 전송 방식에만 사용)

 

✔ 주소 지정

- 데이터가 목적지까지 정확하게 전송될 수 있도록 목적지에 이름, 주소, 경로 부여하는 기능

 

✔ 다중화

- 한 개의 통신 회선을 여러 가입자들이 동시에 사용하도록 하는 기능

 

✔ 경로 제어

- 경로 제어(Routing)은 최적의 패킷 교환 경로를 설정하는 기능

 

✔ 전송 서비스

- 전송하려는 데이터가 사용하도록 하는 별도의 부가 서비스

 

 

 

TCP/IP

개요

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

✔ 인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터를 주고 받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜

✔ TCP/IP 아키텍처 구성 4계층: 전송, 응용, 인터넷, 네트워크 액세스 계층

 

 

TCP	- OSI 7계층의 전송 계층에 해당(TCP, UDP, RTCP) - 신뢰성 있는 연결형 서비스 제공 - 패킷 다중화, 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어 기능 제공 - 스트림(Stream) 전송 기능 제공 - 양방향 연결(Full Duplex Connection)형 서비스 제공 - 가상 회선 연결 형태의 서비스 제공 - 투명성이 보장되는 통신 제공
IP	- OSI 7계층의 네트워크 계층에 해당 - 데이터그램을 기반으로 하는 비연결형 서비스 제공 - 패킷 분해/조립, 주소 지정, 경로 선택 기능 제공 - 헤더의 길이는 최소 20Byte에서 최대 60Byte
ICMP (Internet Control Message Protocol)	- IP와 조합하여 통신 중에 발생하는 오류 처리와 전송 경로 변경 등을 위한 제어 메시지 관리
ARP (Address Resolution Protocol)	- 호스트의 IP 주소를 호스트와 연결된 네트워크 접속 장치의 물리적 주소(MAC Address)로 바꿈 - 논리주소 -> 물리주소 (cf. RARP: 물리주소-> 논리주소)
UDP (User Datagram Protocol)	- 데이터 전송 전 연결을 설정하지 않는 비연결형 서비스 제공 - TCP에 비해 상대적으로 단순한 헤더구조, 오버헤드가 적고, 흐름 제어나 순서 제어가 없어 전송 속도가 빠름 - 실시간 전송, 신뢰성 보다 속도가 중요시 되는 네트워크에서 사용