[정보처리기사 필기 공부] 네트워크

1. OSI 7 Layer

응용계층

• 사용자가 OSI환경에 접근할 수 있도록 서비스 제공

표현계층

• 응용계층으로 받은 데이터를 세션계층에 보내기 전에 통신에 적당한 형태로 변환, 세션계층에서 받은 데이터는 응용계층에 맞게 변환하는 기능

세션계층

• 송 수신 측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당한다.

전송계층

• 논리적 안정 및 균일한 데이터 전송 서비스를 제공함으로서 종단 시스템간 투명한 데이터 전송 가능
• 송신자와 수신자를 연결하는 통신서비스를 제공하는 계층
  • 데이터의 전달을 담당
• 포트

네트워크

• 개방 시스템들 간의 네트워크 연결을 관리 및 데이터 교환 및 중계
• IP 주소

데이터링크

• 두 개의 인접한 개방 시스템들 간 신뢰성있고 효율적인 정보 전송
• 오류 검출과 회복을 위한 오류제어 기능
• 송수신 측 속도 차이 해결을 위한 흐름제어 기능
• MAC 주소

물리계층

• 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계적, 전기적 기능적 절차 특성에 대한 규칙

2. IEEE 802.11 워킹 그룹

무선 LAN 표준화 현황

• IEEE 802.11a - 5GHz 대역의 전파를 사용하는 규격으로, OFDM 기술을 사용해 최고 54Mbps까지의 전송 속도를 지원
• IEEE 802.11d - 지역 간 로밍용 확장 기술
• IEEE 802.11e - QoS, 패킷 버스팅 등 기능 확장 기술
• IEEE 802.11f - 인터 엑세스 포인트 프로토콜
• IEEE 802.11h - 유럽용 5GHz 대역 전송방식
• IEEE 802.11i - 보안 확장
• IEEE 802.11j - 일본용 전송 방식
• IEEE 802.11k - 전파 자원 측정 확장 기술
• IEEE 802.11p - 빠르게 움직이는 운송 수단을 위한 무선 접속 기술
• IEEE 802.11r - 빠른 로밍
• IEEE 802.11s - ESS 메쉬 네트워킹
• IEEE 802.11t - 무선 성능 예측 (WPP)
• IEEE 802.11u - 802.11 기반이 아닌 네트워크와의 상호 연동
• IEEE 802.11v - 무선 네트워크 관리
• IEEE 802.11w - 보호된 관리 프레임

3. TCP/UDP

• 데이터를 보내기 위해 사용하는 프로토콜

TCP/IP의 Network Access 계층

• Ethernet(IEEE 802.3)
  • CSMA/CD 방식의 LAN
• IEEE 802
  • LAN을 위한 표준 프로토콜
• HDLC
  • 비트 위주의 데이터 링크 제어 프로토콜
• X.25
  • 패킷 교환망을 통한 DTE와 DCE 간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜
• RS-232C
  • 공중 전화 교환방(PSTN)을 통한 DTE와 DCE간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜

TCP (Transmission Control Protocol)

• 전송을 제어하는 프로토콜(규약)

인터넷상에서 데이터를 메세지의 형태로 보내기 위해 IP와 함께 사용하는 프로토콜

연속성보다 신뢰성있는 전송이 중요할 때에 사용하는 프로토콜 → 파일 전송과 같은 경우에 사용

• 일반적으로 TCP와 IP를 함께 사용
  • IP는 데이터의 배달을 처리
• TCP는 패킷을 추적 및 관리
• 연결형 서비스를 지원하는 프로토콜
  • 인터넷 환경에서 기본으로 사용

TCP 특징

• 연결형 서비스로 가상 회선 방식을 제공
• 3-way-handshaking과정을 통해 연결을 설정, 4-way handshaking을 통해 해제한다
• 흐름 제어 및 혼잡 제어
• 높은 신뢰성을 보장한다
• UDP보다 속도가 느리다
• 전이중(Full-Duplex), 점대점(Point to Point) 방식

TCP 서버의 특징

• 서버소켓은 연결만을 담당한다
• 연결과정에서 반환된 클라이언트 소켓은 데이터의 송수신에 사용된다
• 연결된 서비스로 가상 회선 방식을 제공한다
• 서버와 클라이언트는 1대1로 연결된다
• 스트림 전송으로 전송 데이터의 크기가 무제한이다
• 패킷에 대한 응답을 해야하기 때문에(시간 지연, CPU 소모) 성능이 낮다
• Streamning 서비스에 불리하다.
  • 손실된 경우 재전송 요청을 하므로

UDP (User Datagram Protocol)

• 사용자 데이터그램 프로토콜(규약)

데이터를 데이터그램 단위로 처리하는 프로토콜

신뢰성보다는 연속성이 중요한 서비스 → 실시간 서비스(streaming)

• 데이터그램
  • 독립적인 관계를 지니는 패킷
• 비연결형 프로토콜
  • 연결을 위해 할당되는 논리적인 경로가 없다
  • 그렇기 때문에 각각의 패킷은 다른 경로로 전송되고, 각각의 패킷은 독립적인 관계를 지니게 되는데 이렇게 데이터를 서로 다른 경로로 독립적으로 처리하게 된다.

UDP 특징

• 비연결형 서비스로 데이터그램 방식을 제공한다
• 정보를 주고 받을 떄 정보를 보내거나 받는다는 신호절차를 거치지 않는다
• UDP헤더의 CheckSum 필드를 통해 최소한의 오류만 검출한다
• 신뢰성이 낮다
• TCP보다 속도가 빠르다

UDP 서버의 특징

• UDP에는 연결 자체가 없어서(connect 함수 불필요) 서버 소켓과 클라이언트 소켓의 구분이 없다
• 소켓 대신 IP를 기반으로 데이터를 전송한다.
• 서버와 클라이언트는 1대1, 1대N, N대M 등으로 연결될 수 있다
• 데이터그램(메세지) 단위로 전송되며 그 크기는 65,535 바이트로 크기가 초과하면 잘라서 보낸다
• 흐름제어(flow control)이 없어서 패킷이 제대로 전송되었는지, 오류가 없는지 확인할 수 없다
• 파일 전송과 같이 신뢰성이 필요한 서비스보다 성능이 중요시되는 경우에 사용된다

TCP와 UDP의 비교

4. 용어 정리

ARP

• 호스트의 IP주소를 MAC주소로 변역해주는 프로토콜

RARP

• 호스트의 연결된 네트워크 접속 장치의 물리적인 주소를 호스트 IP 주소로 번역해주는 프로토콜

ICMP

• TCP/IP 기반의 인터넷 통신 서비스에서 인터넷 프로토콜로 통신 중에 발생하는 오류의 처리와 전송 경로 변경 등을 위한 제어 메시지를 처리하는 비연결성 프로토콜

5. IPv4/IPv6

Dual Stack

• Node 관점으로 전환하는 기술로 하나의 시스템(Host Route)에서 IPv4와 IPv6를 동시에 설정하여 사용한다

Tunneling

• Network 관점으로 전환하는 기술로 IPv6 네트워크 사이에 IPv4 네트워크가 존재하는 경우 IPv6 간 통신을 지원한다.
• IPv4 네트워크 안에서는 IPv6를 캡슐화하거나 역 캡슐화한다

Header Translation

• Gateway 관점으로 각 호스트나 네트워크에서 IPv4 패킷을 IPv6 패킷으로 게이트웨이를 이용하여 변환한다.

6. HDLC

• 비트위주의 프로토콜
• 각각의 프레임에 데이터의 흐름을 제어하며 오류를 검출할 수 있는 비트 열을 삽입해 전송
• 포인트 투 포인트, 멀티 포인트, 루프 방식에서 모두 사용 가능
• 단방향, 반이중, 전이중 통신을 모두 지원, 동기식 전송 방식을 사용
• 전송 효율과 신뢰성이 높음

데이터 전송 모드

• 표준(정규) 응답 모드
  • 반이중 통신을 하는 포인트 투 포인트 또는 멀티 포인트 불균형 링크 구성에 사용
• 비동기 응답 모드
  • 전이중 통신을 하는 포인트 투 포인트 불균형 링크 구성에 사용
• 비동기 균형(평형) 모드
  • 전이중 통신을 하는 포인트 투 포인트 균형 링크에서 사용

7. ASCII Code의 전송 제어 문자

• SYN (SYNchronous idle) : 동기 문자,
• SOH (Start of Heading) : 헤딩 시작
• STX (Start of Text) : TEXT(본문) 시작, 헤딩 종료, 전송할 데이터 집합의 시작
• DLE (Data Link Escape) : 데이터 투과성을 위해 삽입 (전송제어문자와 전송 테이터 구분하기 위한 보조적인 제어의 목적)
• ETX (End of Text) : TEXT 종료
• ENQ (ENQuiry) : 상대국의 응답을 요구
• EOT (End Of Transmission) : 전송 종료
• ACK (ACKnowledge) : 긍정 응답
• NAK (Negative AcKnowledge) : 부정 응답

8. 네트워크 영역의 보안 기능

• IPSec, SSL, S-HTTP
• 네트워크 영역에 보안 기능을 적용 하기 위해 사용하는 암호화 방식

9. IP 주소(internet Protocol Address)

• 인터넷에 연결된 모든 컴퓨터 자원을 구분하기 위한 고유한 주소
• 숫자로 8비트씩 4부분, 총 32비트로 구성되어 있다.
• IP 주소는 네트워크 부분의 길이에 따라 A 클래스 ~ E 클래스까지 총 5단계로 구성되어 있다

A Class

• 국가나 대형 통신망에 사용 (0~127로 시작)

B Class

• 중대형 통신망에 사용 (128~191로 시작)

C Class

• 소규모 통신망에 사용 (192~223으로 시작)

D Class

• 멀티캐스트용으로 사용 (224~239로 시작)

E Class

• 실험적 주소이며 공용되지 않음

10. 네트워크 관련 장비

허브 (Hub)

• 한 사무실이나 가까운 거리의 컴퓨터들을 연결하는 장치로, 각 회선을 통합적으로 관리하며, 신호 증폭 기능을 하는 리피터의 역할도 포함함

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 수행함

브리지 (Bridge)

• LAN과 LAN을 연결하거나 LAN 안에서의 컴퓨터 그룹(세그먼트)을 연결하는 기능을 수행함

스위치 (Switch)

• 브리지와 같이 LAN과 LAN을 연결하여 훨씬 더 큰 LAN을 만드는 장치

  백본 스위치

  • L3 스위치

    백본

    • 여러 네트워크들을 연결할 때 중추적 역할을 하는 네트워크

  • 백본에서 스위칭 역할을 하는 장비를 백본 스위치

  • 모든 패킷이 지나가는 네트워크의 중심에 배치한다

  • 대규모 트래픽을 처리하려면 고성능의 백본 스위치를 사용해야 한다

라우터 (Router)

• 브리지와 같이 LAN과 LAN의 연결 기능에 데이터 전송의 최적 경로를 선택할 수 있는 기능이 추가된 것으로, 서로 다른 LAN이나 LAN과 WAN의 연결도 수행

게이트웨이 (Gateway)

• 전 계층(1~7계층)의 프로토콜 구조가 다른 네트워크의 연결을 수행함

11. 통신망의 구성 형태

성형 (Star, 중앙 집중형)

• 중앙에 중앙 컴퓨터가 있고, 이를 중심으로 단말장치들이 연결되는 중앙 집중식의 네트워크 구성 형태

링형 (Ring, 루프형)

• 컴퓨터와 단말장치들을 서로 이웃하는 것끼리 포인트 투 포인트(Point-to-Point) 방식으로 연결시킨 형태

버스형 (Bus)

• 한 개의 통신 회선에 여러 대의 단말장치가 연결되어 있는 형태

계층형 (Tree, 분산형)

• 중앙 컴퓨터와 일정 지역의 단말장치까지는 하나의 통신 회선으로 연결시키고, 이웃하는 단말장치는 일정 지역 내에 설치된 중간 단말장치로부터 다시 연결시키는 형태

망형 (Mesh)

• 모든 지점의 컴퓨터와 단말장치를 서로 연결한 형태로, 노드의 연결성이 높음

12. 흐름 제어 (Flow Control)

• 네트워크 내의 원활한 흐름을 위해 송,수신 측 사이에 전송되는 패킷의 양이나 속도를 규제하는 기능이다
• 송신 측과 수신 측 간의 처리 속도 또는 버퍼 크기의 차이에 의해 생길 수 있는 수신 측 버퍼의 오버플로(Overflow)를 방지하기 위한 기능

1. 정지-대기 (Stop-and-Wait)

• 수신 측의 확인 신호(ACK)를 받은 후에 다음 패킷을 전송하는 방식
• 한 번에 하나의 패킷만을 전송할 수 있다

2. 슬라이딩 윈도우 (Sliding Window)

• 확인 신호, 즉 수신 통지를 이용하여 송신 데이터의 양을 조절하는 방식
• 수신 측의 확인 신호를 받지 않더라도 미리 정해진 패킷의 수만큼 연속적으로 전송하는 방식으로, 한 번에 여러 개의 패킷을 전송할 수 있어 전송 효율이 좋다.
• 송신 측은 수신 측으로부터 확인 신호(ACK) 없이도 보낼 수 있는 패킷의 최대치를 미리 약속바는데, 이 패킷의 최대치가 윈도우 크기(Window Size)를 의미한다
• 윈도우 크기(Window Size)는 상황에 따라 변한다. 즉, 수신 측으로부터 이전에 송신한 패킷에 대한 긍정 수신 응답(ACK)이 전달된 경우 윈도우 크기는 증가하고, 수신측으로부터 이전에 송신한 패킷에 대한 부정 수신 응답(NAK)이 전달된 경우 윈도우 크기는 감소한다.

13. 네트워크 신기술

네트워크 슬라이싱(Network Slicing)

• 네트워크에서 하나의 물리적인 코어 네트워크 인프라를 독립된 다수의 가상 네트워크로 분리하여 각각의 네트워크를 통해 다양한 고객 맞춤형 서비스를 제공하는 것을 목적으로 하는 네트워크 기술로, 5G 네트워크 구현의 핵심 기술에 해당한다

BLE(Bluetooth Low Energy, 저전력 블루투스 기술)

• 일반 블루투스와 동일한 2.4GHz 주파수 대역을 사용하지만 연결되지 않은 대기 상태에서는 절전 모드를 유지하는 기술

SON(Self Organizing Network, 자동 구성 네트워크)

• 주변 상황에 맞추어 스스로 망을 구성하는 네트워크

NGN(Next Generation Network, 차세대 통신망)

• ITU-T에서 개발하고 있는 유선망 기반의 차세대 통신망으로, 유선망뿐만 아니라 이동 사용자를 목표로 하며, 이동통신에서 제공하는 완전한 이동성(Full Mobility) 제공을 목표로 함

14. 라우팅 프로토콜

IGP

• 하나의 자율 시스템(AS) 내의 라우팅에 사용되는 프로토콜

RIP

• 현재 가장 널리 사용되는 라우팅 프로토콜
• 소규모 동종의 네트워크(자율 시스템, AS) 내에서 효율적인 방법임
• 인접해 있는 라우터와 라우팅 정보를 교환하는 대표적인 거리 벡터(Distance Vector) 라우팅
• 최대 홉(Hop) 수를 15로 제한함
• 라우팅 정보를 30초마다 네트워크 내의 모든 라우터에 알리며, 180초 이내에 새로운 라우팅 정보가 수신되지 않으면 해당 경로를 이상 상태로 간주함

OSPF

• 홉(Hop) 수에 제한이 없으므로 대규모 네트워크에서 많이 사용되는 라우팅 프로토콜
• 라우팅 정보에 변화가 있을 떄에, 변화된 정보만 네트워크 내의 모든 라우터에 알리는 링크 상태(Link State) 라우팅

EGP

• 자율 시스템(AS) 간의 라우팅,
• 즉 게이트웨이 간의 라우팅에 사용되는 프로토콜

BGP

• 자율 시스템(AS) 간의 라우팅 프로토콜로 EGP의 단점을 보완하기 위해 만들어짐
• 초기에 BGP 라우터들이 연결될 때에는 전체 경로 제어표를 교환하고, 이후에는 변화된 정보만을 교환함

15. IEEE 802의 주요 표준 규격

A. 802.1

• 전체의 구성, OSI 참조 모델과의 관계, 통신망 관리 등에 관한 규약

B. 802.2

• 논리 링크 제어(LLC) 계층에 관한 규약

C. 802.3

• CSMA/CD 방식의 매체 접근 제어 계층에 관한 규약

D. 802.4

• 토큰 버스 방식의 매체 접근 제어 계층에 관한 규약

E. 802.5

• 토큰 링 방식의 매체 접근 제어 계층에 관한 규약

F. 802.6

• 도시형 통신망(MAN)에 관한 규약

G. 802.11

• 무선 LAN에 관한 규약

H. 802.15

• 블루투스에 관한 규약