[CS101] Part 8. 네트워크와 인터넷

통신
: 데이터나 정보를 전송하는 것
전기통신 이전 -> 전기통신 -> 정보통신 순서로 발전

정보통신 infomation communication
: 정보처리 기술 + 통신 기술

🛜 네트워크 network

: 다양한 작업들이 그물처럼 연결되어서 유기적인 작업을 할 수 있게 만든 환경 또는 형태

네트워크는 PAN, LAN, MAN, WAN, NFC 로 분류된다.

• PAN : Personal Area Network (개인 네트워크) / 블루투스 등
• LAN : Local Area Network (근거리 통신망)
• MAN : Metropolitan Area Network (도시권 통신망)
• WAN : Wide Area Network (광역 통신망)
• NFC : Near Field Communication (초근거리 네트워크) / 삼성페이 등

➡️ 네트워크 구성 방식 topology

-> 링(ring), 버스(bus), 스타(star)형이 있다
1. 링(ring)형
: 원형의 통신 회선에 컴퓨터와 단말기를 연결하는 형태
-> 연결된 앞의 컴퓨터로부터 수신한 내용을 다음 컴퓨터에 재전송하는 방법으로 동작
장점 : 네트워크 전송상의 충돌이 없고 노드의 숫자가 늘더라도 성능 저하가 적다
단점 : 노드의 추가가 비교적 어렵고 문제가 발생했을 경우 전체 네트워크가 중단될 수 있음

2. 버스(bus)형
: 하나의 통신 회선(Bus)에 여러 컴퓨터를 연결해서 전송하는 방식
-> 한 번에 한 컴퓨터만 전송할 수 있어 연결된 컴퓨터의 수에 따라 네트워크의 성능이 좌우됨
장점 : 구조가 간단하여 단말기의 추가 및 제거가 용이
단점 : 장애 발생 시 위치 추적이 어렵고 버스의 연결 부위나 종단 장치에 문제가 발생하면 전체 네트워크가 중단됨

3. 스타(star)형
: 중앙에 위치한 중앙 컴퓨터가 각각의 컴퓨터와 통신하는 방식
-> 중앙의 허브를 중심으로 모든 기기는 Point-to-Point 방식으로 연결
(중앙 집중식 형태로 고속의 대규모 네트워크에 이용)
장점 : 일부 장애가 발생해도 전체 네트워크에 영향을 주지 않음
단점 : 서버에 문제가 생기면 전체 네트워크가 중단될 수 있음

4. 망(mesh)형
: 각 네트워크 장비가 여러 개의 인터페이스를 갖추고 상호간에 그물 형태로 연결하는 방식
-> 설치 비용이 많이 들어 LAN과 LAN을 연결하거나 백본망을 구성할 때 주로 사용
장점 : 다른 시스템에 영향이 적고 우회할 수 있는 방법이 존재하여 신뢰성이 높음
단점 : 운영이 어렵고 장애 발생 시 고장 지점을 찾기 쉽지 않음

🛜 프로토콜

protocol 프로토콜 : 컴퓨터 간에 데이터를 서로 주고받을 수 있도록 한 통신 규약
이 통신을 위한 규칙, 프로토콜 중 가장 중요한 것이 아래에 나오는 TCP/IP이다.

➡️ TCP/IP

TCP/IP : 인터넷에 연결된 다른 기종의 컴퓨터 간에 데이터를 서로 주고받을 수 있도록 한 통신 규약

• Transmission Control Protocol / Internet Protocol
• 인터넷의 표준 프로토콜
• 다양한 컴퓨터와 네트워크 장치 간 통신 가능

1. IP (Internet Protocol)

: 데이터 패킷의 전달을 담당하는 프로토콜
-> 오류 복구 기능이 없음

2. TCP (Transmission Control Protocol)

: 전송 제어 프로토콜
-> 신뢰성 있는 전송을 보장, 순서 및 에러 제어를 진행

☑️ TCP / IP 계층

• 1계층 : 네트워크 인터페이스 계층
  이더넷 카드 등으로 연결된 물리적인 네트워크를 의미

• 2계층 : 인터넷 계층
  전송 계층에서 받은 패킷을 목적지까지 효율적으로 전달하는 역할
  패킷이 목적지에 제대로 도착했는지 여부와 데이터의 손상 여부는 상위 계층에서 처리

  • IP (Internet Protocol)
    네트워크 계층에서 호스트의 주소 지정과 패킷 분할 및 조립 기능을 담당하며
    데이터의 세그먼트를 패킷(Packet)으로 만들어 전송하는 역할
    
  • ICMP (Internet Control Message Protocol)
    메시지에 대한 오류 보고와 이에 대한 피드백을 원래 호스트에 보고하는 역할
  • ARP (Address Resolution Protocol)
    특정 프로토콜에 의해 필요할 때마다 목적지 호스트의 하드웨어의 주소를 찾는 역할

• 3계층 : 전송 계층
  응용 계층으로부터 받은 데이터를 세그먼트(Segment) 형태로 만들어
  네트워크를 통해 수신자에게 전달하는 역할

  • TCP (Transmission Control Protocol)
    세그먼트가 수신자에게 제대로 전달되었는지 응답(Ack)을 주고받아
    IP에 의해 전달되는 패킷의 오류를 검사하고 재전송을 요구
    패킷을 전송할 두 지점을 네트워크상에 있는 최단 경로를 찾아서
    1:1로 직접 연결한 뒤 패킷을 주고받아 전송과 오류 수정에 있어 신뢰도가 높으나,
    두 지점을 직접 제어하기 때문에 상대적으로 많은 전송 시간 필요
    
  • UDP (User Datagram Protocol)
    비연결 전송 프로토콜로 세그먼트를 보내기만 하고 응답(Ack)을 주고받지 않음
    세그먼트가 제대로 전달되었는지 확인하지 않으며 오류 수정도 하지 않음
    TCP에 비해 속도가 빠르며 직접 연결에 따른 네트워크 부하를 줄일 수 있음

• 4계층 : 응용 계층
  전송 계층 프로토콜을 사용하여 호스트 간의 연결을 확립

☑️ TCP / IP 명령어

• ping (Packet Internet Groper)
  : 원격 호스트의 가용성을 확인하고 응답 시간을 측정하는 네트워크 진단 도구
• tracert (Trace Router)
  : 목적지 호스트까지의 패킷 경로와 각 홉에서의 지연시간을 추적하고 표시하는 네트워크 진단도구
• nslookup (Name Server Lookup)
  : 도메인 이름을 IP주소로 변환하거나 그 반대 작업을 수행하기 위해 DNS 서버를 조회하는 명령줄 도구

🛜 인터넷 Internet

인터넷 : 전 세계의 수많은 컴퓨터와 네트워크들이 서로 연결되어 정보를 주고받는 거대한 컴퓨터 통신망

➡️ 인터넷 서비스

종류 : WWW, 전자우편, FTP, 텔넷

• WWW(World Wide Web) : Hypertext 형식으로 표현된 다양한 정보를 검색하는 기능을 제공함 / 웹브라우저가 필요
• 전자우편(e-mail) : 인터넷을 통해 데이터를 전달하는 서비스 / 메세지 형태의 메일, 그림, 동영상 등 다양한 형식의 데이터 전달가능
• FTP(File Transfer Protocol) : 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 파일을 송수신할 수 있도록 지원하는 서비스
• TELNET(Telecommunication Network) : 원격지의 컴퓨터를 인터넷을 통해 접속하여 자신의 컴퓨터처럼 사용할 수 있는 서비스

🛜 인터넷 주소

IP 주소(Internet Protocol Address) : 인터넷에 연결된 모든 컴퓨터가 가지는 고유의 주소

-> IP 주소 체계 : IPv4, IPv6

• IPv4 : 32비트 길이의 IP주소 -> 8비트씩 나눠서 10진수로 표현 (.으로 구분)
• IPv6 : 128비트 길이의 IP주소 -> 16비트씩 나눠서 16진수로 표현 (:으로 구분)

➡️ 클래스class

: IP주소에서 네트워크의 크기를 구분하는 단위
-> 첫번째 오켓을 통해 클래스의 종류를 파악할 수 있음
-> 네트워크 주소(파란색) + 호스트 주소(노란색)로 이루어져 있음
-> 클래스 D, E는 네트워크/호스트 주소로 나누지 않고 각각 멀티캐스트용, 연구용으로 사용

➡️ 도메인 이름 domain name

: 숫자로 구성된 IP주소를 문자로 표현한 주소
-> DNS (Domain Name System) : IP주소와 도메인 이름을 변경하는 시스템
즉, DNS는 IP주소와 도메인 이름 사이에서 두개를 서로 변환해주는 작업을 함
변환해주는 과정에서 DNS체계를 통해 변환한다.

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문제

Q1. 네트워크 구성 방식 중 스타(star)형의 장점을 쓰시오.

Q2. TCP와 IP가 각각 어느 계층에서 무슨 역할을 하는지 쓰시오.

Q3. 아래 빈칸을 채우시오

IP주소 체계에는 IPv4와 IPv6가 있다.
IPv4는 __비트 길이의 IP주소를 __비트씩 나눠서 __진수로 표현하고, __으로 구분한다.
IPv6는 __비트 길이의 IP주소를 __비트씩 나눠서 __진수로 표현하고, __으로 구분한다.

해답

A1. 일부 장애가 발생해도 전체 네트워크에 영향을 주지 않는다

스타형은 중앙에 위치한 중앙컴퓨터가 각각의 컴퓨터와 통신하는 방식으로, 고속의 대규모 네트워크에 주로 이용한다.

일부 연결부위나 종단장치에 문제가 발생했을 때 전체 네트워크가 중단되는 링형과 버스형과 달리,
스타형은 일부 장애가 발생해도 전체 네크워크에 영향을 주지 않는다는 장점이 있다.

A2. IP는 인터넷계층에서 데이터의 세그먼트를 패킷으로 만들어 전송한다, TCP는 전송계층에서 패킷의 오류를 검사하고 재전송을 요구한다

IP (Internet Protocol) :
인터넷계층에서 호스트의 주소 지정과 패킷 분할 및 조립 기능을 담당하며
데이터의 세그먼트를 패킷(Packet)으로 만들어 전송하는 역할

TCP (Transmission Control Protocol) :
전송계층에서 세그먼트가 수신자에게 제대로 전달되었는지 응답(Ack)을 주고받아
IP에 의해 전달되는 패킷의 오류를 검사하고 재전송을 요구.
패킷을 전송할 두 지점을 네트워크상에 있는 최단 경로를 찾아서
1:1로 직접 연결한 뒤 패킷을 주고받아 전송과 오류 수정에 있어 신뢰도가 높으나,
두 지점을 직접 제어하기 때문에 상대적으로 많은 전송 시간 필요

A3. 32, 8, 10, ., 128, 16, 16, :

IP주소 체계에는 IPv4와 IPv6가 있다.

IPv4는 32비트 길이의 IP주소를 8비트씩 나눠서 10진수로 표현하고, .으로 구분한다.

IPv6는 128비트 길이의 IP주소를 16비트씩 나눠서 16진수로 표현하고, :으로 구분한다.