[Chapter 10] ★ 응용 SW 기초 기술 활용 [ 네트워크 편 ] ★

네트워크( Network )

두 대 이상의 컴퓨터를 전화선이나 케이블 등으로 연결하여 자원을 공유하는 것

• 근거리 통신망( LAN : Local Area Network )
  
  • 학교,회사,연구소 등에서 비교적 가까운 거리에 있는 컴퓨터,프린터,저장장치 등과 같은 자원을 연결해서 구성
  • 사이트 간이 거리가 짧아 데이터의 전송 속도가 빠르고, 에러 발생율이 적다.
  • 주로 버스형 이나 링형 구조를 사용
• 광대역 통신망( WAN : Wide Area Network )
  
  • 국가와 국가 혹은 대륙과 대륙 등과 같이 멀리 떨어진 사이트들을 연결하여 구성
  • 사이트 간의 거리가 멀기 때문에 통신 속도가 느리고, 에러 발생률이 높다.

 

IP 주소( Internet Protocol Address )

인터넷에 연결된 모든 컴퓨터 자원을 구분하기 위한 고유한 주소

- 숫자로 8비트씩 4부분, 총 32비트로 구성
* 서브넷 마스크 : 4바이트의 IP 주소 중 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하기 위한 비트

 

IPv6( Internet Protocol version 6 )

현재 사용하고 있는 IP 주소 체계인 IPv4의 주소 부족 문제를 해결하기위해 개발

- 16비트씩 8부분, 총 128비트로 구성
- 각 부분을 16진수로 표현. 콜론(:)으로 구분
- IPv4에 비해 자료 전송 속도가 빠르고, IPv4와 호환성이 뛰어나다.
- 인증성, 기밀성, 데이터 무결성의 지원으로 보안 문제를 해결할 수 있다.

• IPv6 주소 체계
  • 유니캐스트( Unicast ) : 단일 송신자와 단일 수신자 간의 통신 ( 1:1 통신에 사용 )
  • 멀티캐스트( Multicast ) : 단일 송신자와 다중 수신자 간의 통신 ( 1:N 통신에 사용 )
  • 애니캐스트( Anycast ) : 단일 송신자와 가장 가까이 있는 단일 수신자 간의 통신 ( 1:1 통신에 사용 )

 

도메인 네임( Domain Name )

숫자로 된 IP 주소를 사람이 이해하기 쉬운 문자 형태로 표현한 것

* DNS( Domain Name System) : 다시, 문자로 된 도메인 네임을 컴퓨터가 이해할 수 있는 IP주소로 변환하는 역할
* 이런 역할을 하는 서버 : DNS 서버

 

OSI 참조 모델 ( Open System Interconnection )

다른 시스템 간의 원활한 통신을 위해 ISO(국제표준화기구)에서 제안한 통신규약(Protocol)

• OSI 7계층( 하위계층 ~ 상위계층, 하위계층으로 갈수록 개념이 세부적 )
  • 1. 물리 계층( Physical Layer )
    : 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성에 대한 규칙 정의
  • 2. 데이터링크 계층( Data Link Layer )
    : 두 개의 인접한 개방 시스템들 간에 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 함
    흐름제어, 프레임 동기화, 오류 제어, 순서 제어
  • 3. 네트워크 계층( Network Layer, 망 계층 )
    : 개방 시스템들 간의 네트워크 연결을 관리하는 기능과 데이터의 교환 및 중계 기능을 함
    경로 설정(Routing), 트래픽 제어, 패킷 정보 전송
  • 4. 전송 계층( Transport Layer )
    : 종단 시스템( End-to-End )간의 전송 연결 설정, 데이터 전송, 연결 해제 기능을 함
    주소 설정, 데이터의 분할과 재조립, 오류 제어, 흐름 제어
  • 5. 세션 계층( Session Layer )
    : 송수신 측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당함
    대화 구성 및 동기 제어, 데이터 교환 관리 기능
  • 6. 표현 계층( Presentation Layer )
    : 응용 계층으로부터 받은 데이터를 세션 계층에 맞게, 세션 계층에서 받은 데이터는 응용 계층에 맞게 변환
    코드 변환, 데이터 암호화, 데이터 압축, 구문 검색, 포맷 변환, 문맥 관리 기능
  • 7. 응용 계층( Application Layer )
    : 사용자(응용 프로그램)가 OSI 환경에 접근할 수 있도록 응용 프로게스 간의 정보 교환, 전자 사서함, 파일 전송
    가상 터미널 등의 서비스를 제공함

 

네트워크 관련 장비

• 허브( Hub ) : 한 사무실이나 가까운 거리의 컴퓨터들을 연결하는 장치, 각 회선을 통합적으로 관리
• 리피터( Repeater ) : 물리 계층의 장비로, 전송되는 신호가 왜곡되거나 약해질 경우 원래의 신호 형태로 재생함
• 브리지( Bridge ) : 데이터 링크 계층의 장비, LAN과 LAN을 연결하거나 LAN 안에서의 컴퓨터 그룹을 연결
• 라우터( Router ) : 네트워크 계층 장비로, LAN과 LAN의 연결 및 경로 선택, 서로 다른 LAN이나 LAN과 WAN 연결
• 게이트웨이( Gateway ) : 전 계층(1~7계층)의 프로토콜 구조가 전혀 다른 네트워크의 연결을 수행함
• 스위치( Switch ) : 브리지와 같이 LAN과 LAN을 연결하여 훨씬 더 큰 LAN을 만드는 장치
  • L2 스위치 : OSI의 2계층. MAC주소를 기반으로 프레임 전송
  • L3 스위치 : OSI의 3계층. L2 스위치에 라우터 기능이 추가됨. IP 주소를 기반으로 패킷 전송
  • L4 스위치 : OSI의 4계층. IP 주소 및 TCP/UDP를 기반으로 사용자들의 요구를 서버의 부하가 적은 곳으로 배분
  • L7 스위치 : OSI의 7계층. IP 주소, TCP/UDP 포트정보에 패킷 내용까지 참조하여 세밀하게 부하 적은곳에 배분

 

TCP / IP( Transmission Control Protocol / Internet Protocol )

인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜

• TCP( Transmission Control Protocol )
  • 신뢰성 있는 연결형 서비스를 제공
  • 패킷의 다중화, 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어 기능을 제공
  • 스트림( Stream ) 전송 기능을 제공
• IP ( Internet Protocol )
  • 데이터그램을 기반으로 하는 비연결형 서비스를 제공
  • 패킷의 분해/조립, 주소 지정, 경로 선택 기능을 제공
  • 헤더의 길이는 최소 20Byte에서 최대 60Byte

 

프로토콜( Protocol )

서로 다른 기기들 간의 데이터 교환을 원활하게 수행할 수 있도로 표준화시켜 놓은 통신 규약

• 프로토콜의 기본 요소 실기기출

구문( Syntax )	전송하고자 하는 데이터의 형식, 부호화, 신호 레벨 등 규정
의미( Semantics )	두 기기 간의 효율적이고 정확한 정보 전송을 위한 협조 사항 오류 관리를 위한 제어 정보를 규정
시간( Timing )	두 기기 간의 통신 속도, 메시지의 순서 제어 등을 규정

 

TCP / IP의 구조 

OSI	TCP / IP	기능
응용 계층( OSI 1 ) 표현 계층( OSI 2 ) 세션 계층( OSI 3 )	응용 계층	- 응용 프로그램 간의 데이터 송수신 - TELNET, FTP, SMTP, SNMP, DNS, HTTP등
전송 계층( OSI 4 )	전송 계층 실기기출	- 호스트들 간의 신뢰성 있는 통신 제공 - TCP, UDP
네트워크 계층( OSI 5 )	인터넷 계층	- 데이터 전송을 위한 주소 지정, 경로 설정 - IP,ICMP,IGMP,ARP,RAPP
데이터 링크 계층( OSI 6 ) 물리 계층( OSI 7 )	네트워크 액세스 계층	- 실제 데이터를 송수신하는 역할 - Ethernet, IEEE 802, HDLC 등

 

TCP / IP의 응용 계층(Application Layer) 프로토콜

• FTP( File Transfer Protocol )
  : 컴퓨터와 컴퓨터 또는 컴퓨터와 인터넷 사이에서 파일을 주고받을 수 있도록 하는 원격 파일 전송 프로토콜
• SMTP( Simple Mail Transfer Protocol )
  : 전자 우편을 교환하는 서비스
• TELNET
  : 멀리 떨어져 있는 컴퓨터에 접속하여 자신의 컴퓨터처럼 사용할 수 있도록 해주는 서비스
• SNMP( Simple Network Management Protocol )
  : TCP / IP의 네트워크 관리 프로토콜
• DNS( Domain Name System )
  : 도메인 네임을 IP 주소로 매핑( Mapping )하는 시스템
• HTTP( HpyerText Transfer Protocol ) 실기기출
  : 월드 와이드 웹(WWW)에서 HTML 문서를 송수신 하기 위한 표준 프로토콜

 

TCP / IP의 전송 계층(Transport Layer) 프로토콜

• TCP( Transmission Control Protocol ) 실기기출
  
  • 양방향 연결( Full Duplex Connection )형 서비스를 제공
  • 가상 회선 연결( Virtual Circuit Connection ) 형태 서비스를 제공
  • 스트림 위주의 전달(패킷 단위)을 한다.
  • 신뢰성 있는 경로를 확립하고 메시지 전송을 감독
• UDP( User Datagram Protocol ) 실기기출
  • 데이터 전송 전에 연결을 설정하지 않는 비연결형 서비스 제공
  • TCP에 비해 상대적으로 단순한 헤더 구조를 가짐. 오버헤드가 적다
  • 고속의 안정성 있는 전송 매체를 사용하여 빠른 속도를 필요로 하는 경우
    동시에 여러 사용자에게 데이터를 전달할 경우
    정기적으로 반복해서 전송할 경우에 사용
  • 실시간 전송에 유리하며, 신뢰성보다는 속도가 중요시되는 네트워크에서 사용된다.
• RTCP( Real-Time Control Protocol )
  • RTP( Real-Time Transprot Protocol ) 패킷의 전송품질을 제어하기 위한 제어 프로토콜
  • 세션(Session)에 참여한 각 참여자들에게 주기적으로 제어 정보를 전송
  • 하위 프로토콜은 데이터 패킷과 제어 패킷의 다중화를 제공

 

TCP / IP의 인터넷 계층( Internet Layer ) 프로토콜

• IP( Internet Protocol )
  : 전송할 데이터에 주소 지정 및 경로 설정 등의 기능. 비연결형인 UDP 방식을 사용하므로 신뢰성 보장되지 않음
• ICMP( Internet Control Message Protocol )
  : IP와 조합하여 통신중에 발생하는 오류의 처리와 전송 경로 변경 등을 위한 제어 메시지를 관리하는 역할
  헤더는 8 Byte로 구성
• IGMP( Internet Group Management Protocol )
  : 멀티캐스트를 지원하는 호스트나 라우터 사이에서 멀티캐스트 그룹 유지를 위해 사용됨
• ARP( Address Resolution Protocol ) 실기기출
  : 호스트의,  IP 주소 -> MAC 주소로 변경
• RARP( Reverse Address Resolution Protocol )
  : ARP와 반대, MAC 주소 -> IP 주소로 변경

 

TCP / IP의 네트워크 액세스 계층( Access Layer ) 프로토콜

• 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 DCE간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜
• RS-232C : 공중 전화 교환망(PSTN)을 통한 DTE와 DTC간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜

 

회선 교환 방식( Circuit Switching )

통신을 원하는 두 지점을 교환기를 이용하여 물리적으로 접속시키는 방식, 기존의 음성 전화망이 대표적

- 접속에는 긴 시간이 소요, 일단 접속되면 전송 지연이 거의 없어 실시간 전송이 가능
- 일정한 데이터 전송률을 제공하므로 동일한 전송 속도가 유지된다.

• 회선 교환 방식의 종류
  • 1. 공간 분할 교환 방식( SDS : Space Division Switching )
    : 기계식 접점과 전자 교환기의 전자식 접점 등을 이용하여 교환을 수행하는 방식. 음성 전화용 교환기가 속함
  • 2. 시분할 교환 방식( TDS : Time Division Switching )
    : 전자 부품이 갖는 고속성과 디지털 교환 기술을 이용하여 다수의 디지털 신호를 시분할적으로 동작시킴

 

패킷 교환 방식( Packet Switching )

메시지를 일정한 길이의 패킷으로 잘라서 전송하는 방식

- 패킷은 장애 발생 시의 재전송을 위해 패킷 교환기에 일시 저장되었다가 곧 전송되며 전송이 끝난 후 폐기된다.
- 전송 시 교환기, 회선 등에 장애가 발생하더라도 다른 정상적인 경로를 선택해서 우회할 수 있다
- 음성 전송보다 데이터 전송에 더 적합
- 패킷 교환망은 OSI 7계층의 네트워크 계층에 해당

• 패킷 교환 방식의 종류
  • 1. 가상 회선 방식 ( TCP 느낌 )
    : 단말장치 상호간에 논리적인 가상 통신 회선을 미리 설정하여 송신자와 수신자 사이의 연결을 확립한 후에
    설정된 경로를 따라 패킷들으 순서적으로 운반하는 방식
  • 2. 데이터그램 방식 ( UDP 느낌 )
    : 연결 경로를 설정하지 않고 인접한 노드들의 트래픽 상황을 감안하여 각각의 패킷들을 순서에 상관없이
    독립적으로 운반하는 방식

 

라우팅( Routing, 경로 제어 )

송수신 측 간의 전송 경로 중에서 최적 패킷 교환 경로를 결정하는 기능
경로 제어표( Routing Table )를 참조해서 이루어지며, 라우터에 의해 수행된다.

• 라우팅 프로토콜
  • RIP( Routing Information Protocol )
    : 현재 가장 널리 사용되는 라우팅 프로토콜, 소규모 동종의 네트워크 내에서 효율적 방법, 최대 홉수 15
  • IGRP( Interior Gateway Routing Protocol )
    : RIP의 단점을 보완하기 위해 개발된 것. 네트워크 상태를 고려하여 라우팅. 중규모 네트워크에 적합함
  • OSPF( Open Shortest Path First Protocol )
    : 대규모 네트워크에서 많이 사용되는 라우팅 프로토콜. 라우팅 정보에 변화가 생길 경우
    변화된 정보만 네트워크 내의 모든 라우터에 알림. RIP에 비해 홉수에 제한이 없음
  • BGP( Border Gateway Protocol )
    : 자율 시스템 간의 라우팅 프로토콜. EGP의 단점을 보완하기 위해 개발
• 라우팅 알고리즘
  • 1. 거리 벡터 알고리즘( Distance Vector Algorithm )
    : 인접해 있는 라우터 간의 거리(Distance)와 방향(Vector)에 대한 정보를 이용하여 최적의 경로를 찾고
    그 최적 경로를 이용할 수 없을 경우, 다른 경로를 찾는 알고리즘, RIP와 IGRP가 있다.
  • 2. 링크 상태 알고리즘( Link State Algorithm )
    : 라우터와 라우터 간의 모든 경로를 파악하여 미리 대체 경로를 마련해 두는 알고리즘
    거리 벡터 알고리즘의 단점을 보완하기 위해 개발. OSPF가 있다.