#실기 P3 응용 SW 기초 기술 활용 - 네트워크

S1. 네트워크 기초 활용

1. 네트워크 계층 구조

네트워크  :원하는 정보를 수신자 또는 기기에 정확하게 전송하기 위한 기반 인프라

 

프로토콜  :네트워크를 이용하여 정보를 전달할 때 약속한 규칙

 

거리에 따른 네트워크 분류

① LAN  (근거리 네트워크)

-한 건물, 작은 지역

② WAN  (광대역 네트워크)

- 국가, 대륙간 연결

- LAN보다 전송 거리가 짧고, 속도 느림. 에러율 높음.

- 거리에 제약 X.

- 라우팅 알고리즘 필요

 

데이터 교환 방식

① 회선 교환 방식  - 물리적 전용선 활용. 동일경로로만 전달. 대역폭 고정

② 패킷 교환 방식  - (단위 : 패킷), 현재 주로 사용. 정보를 일정한 크기로 분할해 각각의 패킷에 송수신 주소 및 부가 정보 입력

 

 

2. OSI 7계층  (Open System Interconnection)

- 각 계층은 서로 독립적으로 구성. 하위 계층 기능을 이용해 상위 계층에 기능 제공.

- (물데네전세표응)

계층 순서		이름	설명	주요 장비 및 기술
상위계층	7	응용 계층 (Application)	사용자 친화 환경 제공 (이메일, 웹 등)	호스트(PC 등)
	6	표현 계층 (Presentation)	코드 문자 번역해 전송, 압축, 해제, 보안담당	호스트(PC 등)
	5	세션계층 (Session)	송신, 수신 간의 논리적 연결	호스트(PC 등)
하위계층	4	전송 계층 (Transport)	송신, 수신 프로세스 간 연결	TCP/IP,  UDP
	3	네트워크 계층 (Network)	올바른 경로 선택	라우터
	2	데이터 링크 계층 (DataLink)	오류와 흐름 제어. 신뢰성 있는 데이터 전송	브리지, 스위치
	1	물리 계층 (Physical)	실제 장비 연결	허브, 리피터

 

 

3. 네트워크 주요 장비

허브

- 여러대의 컴퓨터를 연결하여 네트워크로 보내거나  or  하나의 네트워크로 수신된 정보를 여러대의 컴퓨터로 송신하기 위한 장비

- 수신한 프레임을 수신 포트를 제외한 모든 포트로 전송

- 종류

• 더미 허브  :데이터를 단순히 연결. 성형 구조
• 스위치 허브  :스위치 기능. 데이터의 유무 및 흐름 제어하는 지능형 허브

 

리피터

- 감쇠된 전송 신호를 새롭게 재생, 증폭하여 다시 전달하는 재생 중계 장치

- 신호가 약해지지 않고 컴퓨터로 수신

 

브리지 & 스위치

- 두 시스템을 연결하는 네트워킹 장치

- 두 개의 LAN을 연결해 더 큰 LAN을 만들어 줌

브리지	스위치
SW 방식	HW 방식
저속	고속
포트들이 동일한 속도로 전송	포트들마다 다른 속도로 전송
2~3개 포트	수백 개 이상 포트
목적지 주소를 기준으로 1:1 연결	목적지 주소 기준으로 1:N 연결
Store and Forwarding 방식 사용 (데이터를 전부 받은 후 처리)	Fragment Free 방식 사용 = Store and Forwarding 방식 + Cut Through(목적지 주소만 확인 후 바로 전송하는 방식)

 

라우터

- 네트워크 계층에서 서로 다른 구조의 망을 연결하는 연동장비

- 로컬 호스트가 LAN에 접근 할 수 있도록 하며, WAN 인터페이스를 사용하여 WAN에 접근할 수 있도록 함.

- 경로를 설정하여 원하는 목적지까지 지정된 데이터가 안전하게 전달되도록 함

 

게이트웨이

- 프로토콜을 서로 다른 통신망에 접속할 수 있게 해주거나 다른 종류의 네트워크 등을 상호 접속하여 정보를 주고 받을 수 있는 장치

 

NIC (Network Interface Card)

- 외부 네트워크와 접속하여 가장 빠른 속도로 데이터를 주고받을 수 있게 컴퓨터 내에 설치되는 장치

 

 

 

S2. 네트워크 프로토콜 파악

네트워크 프로토콜  :컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고받는 양식과 규칙의 체계

 

통신 규약 또는 규칙  :전달방식, 통신방식, 자료의 형식, 오류 검증 방식, 코드 변환 규칙, 전송 속도 등

- 다른 기종의 장비는 각기 다른 통신 규약을 사용.

- 프로토콜을 사용하면 다른 기기 간 정보 전달을 표준화 할 수 있음

 

프로토콜의 기본 요소  : 구문(Syntax), 의미(Semantics), 시간(Timing)

 

네트워크 프로토콜의 종류

• HTTP  -웹 상에서 데이터 주고받을 수 있는 프로토콜
• FTP  -네트워크를 통해 컴퓨터들 간의 파일 교환 하기 위한 프로토콜
• Telnet  -원격통신 프로토콜.  데이터 전송 시 암호화X 따라서 보안성이 낮음 (포트번호 : 23)
• SSH  -원격통신 프로토콜.  데이터 전송 시 암호화O 따라서 보안성이 높음 (포트번호 : 22)
• rlogin  -UNIX 네트워크 상에서 사용되는 원격통신 프로토콜 (포트번호 : 513)
• SOAP  -HTTP, HTTPS 등을 통해 XML 기반의 데이터를 컴퓨터 네트워크 상에서 교환하는 프로토콜
• TCP  -데이터 송수신 과정 중 데이터를 검수O -> 서로 확인 -> 정상적 데이터 누락 등 확인 => 신뢰성 있는 데이터 전송 프로토콜
• UDP  -데이터 송수신 과정 중 서로 확인X => 신뢰성 ↓  but, 속도는 TCP보다 빠름
• DHCP  -TCP/IP프로토콜 및 IP 주소 등을 자동적으로 클라이언트가 제공 및 사용할 수 있도록 해주는 프로토콜
• ARP (Address Resolution Protocol)  - IP(논리적 주소) → 이더넷 카드의 MAC(물리적 주소)로 변환해 주는 프로토콜
• RARP  - MAC(물리적 주소) → IP(논리적 주소)로 변환해 주는 프로토콜
• SMTP  -전자우편 송신 프로토콜
• POP3  -전자우편 수신 프로토콜

 

네트워크 프로토콜 특징

1. 단편화  -전송 가능한 작은 블록으로 나누어짐
2. 재조립  -단편화 된 조각들을 원래 데이터로 복구
3. 캡슐화  -상위 계층의 데이터에 각종 정보를 추가하여 하위 계층으로 보냄
4. 연결 제어  -데이터의 전송량이나 속도를 제어
5. 오류 제어  -전송 중 잃어버리는 데이터나 오류가 발생한 데이터 검증
6. 동기화  -송신과 수신측의 시점 맞추기
7. 다중화  -하나의 통신 회선에 여러 기기들이 접속 가능
8. 주소 지정  -송신과 수신지의 주소 부여하여 정확한 데이터 전송 보장

 

IP (Internet Protocol) 주소

- 전세계 컴퓨터에 부여되는 유일한 식별자

- 우리나라 : 한국인터넷진흥원에서 할당, 관리

- NAT (Network Address Translator)  :IPv4, IPv6가 공존하면서 두개의 주소 체계를 변환하여 사용하는 것을 담당

구분	IPv4	IPv6
주소 길이	32bit	128bit
표시 방법	8비트씩 4부분 (10진수) 000.000.000.000	16비트씩 8부분 (16진수) 0000:0000:0000:0000
주소 개수	약 43억 개	약 43억 x 43억 x 43억 x 43억 개
주소 할당	A, B, C 등 클래스 단위의 비순차적 할당	네트워크 규모 및 단말기 수에 따른 순차적 할당
품질 제어	지원수단 X	등급별, 서비스별로 패킷 구분
보안 기능	IPsec 프로토콜 별도 설치	확장 기능에서 기본으로 제공
헤더 크기	가변	고정
pnp	지원수단 X	지원
웹 캐스팅	곤란	용이
전송 방식	멀티캐스트, 유니캐스트, 브로드캐스트	멀티캐스트, 유니캐스트, 애니캐스트

 

네트워크 클래스

: 사용목적에 따라 IP 대역대를 나누어 각 규모에 따라 관리하기 쉽게 표현한 것

클래스	IP 주소의 첫 번째 옥탯	사용 목적	IP 주소 첫 번째 바이트 범위
A	0xxx.xxxx	대형기관, 대륙 간	0~127
B	10xxx.xxxx	중형기관, 국가 간	128~191
C	110x.xxxx	소형기관, 기업 간	192~223
D	1110.xxxx	그룹 통신, 멀티캐스트용	224~239
E	1111.xxxx	연구, 실험용	240~254

 

 

TCP/IP 프로토콜

- TCP, IP, UDP, ICMP, ARP, RARP 등 관련된 프로토콜의 통칭

- 전송계층에서 응용계층과 인터넷 계층사이의 통신을 담당

 

TCP와 UDP의 차이점

- 데이터 전송의 신뢰성 차이.

- TCP는 수신측의 수신 가능 상태와 수신 여부 등을 단계별로 체크해가며 데이터 전송

- UDP는 망으로 데이터를 송신할 뿐, 확인 작업 수행X

 

TCP

- CRC 체크, 재전송 기능 => 신뢰성 확보

- Flow Control 기능 수행 -> 단계별 데이터 전송 상황 체크

- 논리적인 1:1 가상 회선 지원. 해당경로로만 데이터 전달 가능

- 대표 서비스 : FTP, Telnet, Http, SMTP, POP, IMAP 등

 

UDP

- 연결되어 있으면 데이터 송신 가능. but, 수신측의 수신 여부 확인 어렵. (확인작업을 수행하지 않기 때문)

- Flow Control, Error Control 전부 수행X -> 신뢰성있는 데이터 전송X

- 하나의 송신 정보를 다수의 인원이 수신해야 할 경우 사용

- 대표 서비스 : SNMP, DNS, TFTP, NFS, NETBIOS, 인터넷 게임/방송/증권 등

 

 

 

 

S3. 네트워크 핵심 알고리즘

1. 패킷 스위칭 (패킷 교환)

- 컴퓨터 네트워크 통신 방식

- 작은 블록의 패킷으로 데이터를 전송하며 데이터를 전송하는 동안만 네트워크 자원을 사용하도록 하는 방법

 

* 패킷

- 정보 전달 단위

- 여러 통신지점 (node)을 연결하는 데이터 연결 상의 모든 노드들 사이에 개별적으로 경로가 제어됨.

- 짧막한 데이터 트래픽에 적합

 

① X.25

- 대용량의 데이터를 다수의 패킷으로 분리하여 송신함. 수신측에서는 다수의 패킷을 결합하여 원래의 데이터로 복원.

- 고정된 대역폭 가짐.

- ITU-T에서 관리 감독하는 프로토콜

- OSI 7 계층 중 1~3계층까지 담당

- 데이터 송수신의 신뢰성 확보위해 양자 간 통신 연결을 확립해 나가는 프로세스를 거친다.

- 에러제어나 흐름제어를 위한 복잡한 기능 때문에 성능상의 오버헤드 발생 (단점) -> 현재는 다른 고속망으로 대체됨

 

② 프레임 릴레이

- ISDN 사용하기 위한 프로토콜  (ISDN ;Integrated Services Digital Network 종합정보통신망)

- ITU-T에 의해 표준 작성

- 사용자의 요청에 따라 유연한 대역폭 할당

- 망의 성능 향상을 위해 에러 제어 기능, 흐름제어 기능 단순화 시켰음

- OSI 7 계층 중 1~2계층 담당

- 가격 저렴

 

③ ATM (Asynchronous Transfer Mode)

- 광대역 전송(비동기 전송 모드)에 사용

- 동기화를 맞추지 않아 보낼 데이터가 없는 사용자의 슬롯을 다른 사람이 사용할 수 있도록 하여 네트워크 상의 효율성을 높임

- 연결형 회선. (하나의 패킷을 보내 연결을 설정하게 되고 이후 실데이터 전송이 이루어짐)

- OSI 7계층이 아닌 다른 고유한 참조 모델 가짐

• 물리 계층  -물리적 전송 매체 다룸
• ATM 계층  -셀과 셀 전송 담당. 셀의 레이아웃 정의. 헤더 필드가 의미하는 바 알려줌. 가상 회선의 연결 및 해제, 혼잡제어 다룸.
• AAL 계층  - ATM Adaptation Layer. 패킷을 작은 조각인 셀로 전송한 후 다시 조립하여 원래의 데이터로 복원시킴

 

2. 서킷 스위칭 (회선 교환)

- 네트워크 리소스를 특정 사용층이 독점하도록 하는 것

- 전송이 보장됨(Guaranteed)

- 해당 작업이 진행되는 동안 다른 기기들은 해당 경로를 이용할 수 X

 

3. 라우팅 알고리즘

- 목적지까지 최적 경로를 산출하기 위한 법칙

1.  거리 벡터 알고리즘 (Distance Vector Algorithm)  - 라우터와 라우터간의 최단 경로 스패닝 트리를 찾고 그 경로 이용 불가시 다른 경로 찾음. 각 라우터가 업데이트 될 때마다 전체 라우팅 테이블을 보내라고 요청하지만 수신된 경로 비용정보는 이웃 라우터에게만 보내짐.
2. 링크 상태 알고리즘 (Link State Algorithm)  - 라우터와 라우터 간의 모든 경로 파악 후 대체 경로를 사전에 마련. 네트워크를 일관성 있게 파악할 수 있다는 장점. but, 계산이 복잡하고 트래픽을 광범위한 범위까지 전달해야 함.

- 종류

• RIP  -최초. 거리 벡터 알고리즘 활용. 30초 주기로 정보갱신. 변화 업데이트 시 많은 시간 소요. 라우팅 루프 발생가능
• IGRP  -RIP 문제점 개선을 위해 시스코에서 개발. 네트워크 상태 고려해 라우팅(대역폭, 속도 등)
• OSPF  -링크 상태 알고리즘 활용. RIP보다 빠른 업데이트. 토폴로지에 대한 정보가 전체 라우터에 동일하게 유지.
• BGP  -규모가 큰 네트워크의 상호연결. 대형사업자(ISP) 간의 상호 라우팅