[정보처리기사] 실기 정리 - 11과목 (3)

🧀 네트워크 계층 구조

1. 개념

원하는 정보를 원하는 수신자 또는 기기에 정확하게 전송하기 위한 기반 인프라

• 광대역 네트워크(WAN) : 전송 거리가 넓음, 라우팅 알고리즘 필요, 에러 발생률이 높음, 전송 지연이 큼
• 근거리 네트워크(LAN) : 한 건물 또는 작은 지역을 커버함

2. OSI 7계층

국제 표준화 기구인 ISO에서 개발한 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 개방형 시스템 상호 연결 모델

(1) 특징

• 응용 계층 : 사용자 친화 환경 제공

• 표현 계층 : 코드 문자 등을 번역하여 일관되게 전송하고 압축, 해제, 보안 기능을 담당

• 세션 계층 : 송신, 수신 간의 논리적 연결

• 전송 계층 : 송신, 수신 프로세스 간의 연결

• 네트워크 계층 : 다수의 중개 시스템 중 올바른 경로를 선택하도록 지원

• 데이터 링크 계층 : 오류와 흐름을 제거하여 신뢰성 있는 데이터를 전송

• 물리 계층 : 실제 장비들을 연결하기 위한 연결 장치

(2) 네트워크 장비

① 1계층 장비

• 허브 : 하나의 네트워크와 여러 대의 컴퓨터를 연결하는 역할

• 리피터 : 디지털 신호를 증폭시켜 주는 역할

② 2계층 장비

• L2 스위치 : 출발지에서 들어온 프레임을 목적지 MAC 주소 기반으로 빠르게 전송시키는 장치
  • Store and Forwarding : 데이터를 전부 받은 후 다음 처리
  • Cut Through : 데이터의 목적지 주소만 확인 후 전송
  • Fragment Free : 프레임의 앞 64 bytes만 읽어 에러를 처리하고 전송

• 스위칭 허브 : 스위치 기능을 가진 허브

• 브리지 : 두 개의 LAN을 서로 연결해 주는 역할

• NIC : 외부 네트워크와 접속하여 가장 빠른 속도로 데이터를 주고받을 수 있게 컴퓨터 내에 설치되는 장치

③ 3계층 장비

• L3 스위치 : 3계층에서 네트워크 단위들을 연결하는 장비

• 라우터 : LAN과 LAN 또는 LAN과 WAN을 연결하기 위한 장비, 최적의 경로를 지정하여 데이터를 전송

• 게이트웨이 : 프로토콜을 서로 다른 통신망에 접속할 수 있게 하는 장치

• 유무선 인터넷 공유기 : 유선 또는 무선으로 여러 대의 기기가 하나의 인터넷 라인을 공유할 수 있게 하는 장치

• 백본 스위칭 허브 : 광역 네트워크를 커버하는 스위칭 허브

④ 4계층 장비

• L4 스위치 : 4계층에서 네트워크 단위들을 연결하는 장비

🧀 네트워크 프로토콜

1. 프로토콜

(1) 개념

서로 다른 시스템이나 기기들 간의 데이터 교환을 원활히 하기 위한 표준화된 통신규약
데이터 처리 기능, 제어 기능, 관리적 기능을 가짐

(2) 기본 요소

• 구문(Syntax) : 데이터 형식, 코딩, 신호 레벨 등의 규정
• 의미(Semantic) : 제어 정보로 조정과 에러 처리를 위한 규정
• 타이밍(Timing) : 속도 조절과 순서 관리 규정

2. 네트워크 프로토콜

(1) 개념

컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고받는 양식과 규칙의 체계

(2) 특징

• 단편화 : 전송이 가능한 작은 블록으로 나누어지는 기법
• 재조립 : 단편화된 조각들을 원래 데이터로 복원하는 기법
• 캡슐화 : 상위 계층의 데이터에 각종 정보를 추가하여 하위계층으로 보내는 기법
• 동기화 : 송신과 수신 측의 시점을 맞추는 기법
• 다중화 : 하나의 통신 회선에 여러 기기들이 접속할 수 있는 기술
• 연결 제어 : 데이터의 전송량이나 속도를 제어하는 기법
• 오류 제어 : 전송 중 잃어버리는 데이터나 오류가 발생한 데이터를 검증하는 제어 기법
• 주소 지정 : 송신지, 수신지의 주소를 부여하여 정확한 데이터 전송을 보장하는 기법

3. TCP

(1) 개념

근거리 통신망이나 인트라넷, 인터넷에 연결된 컴퓨터에서 실행되는 프로그램 간에 일련의 옥텟을 안정적으로 순서대로 에러 없이 교환할 수 있게 해주는 통신 프로토콜

(2) 특징

• 신뢰성 보장
• 연결 지향적 특징
• 흐름 제어
• 혼잡 제어

(3) 헤더 구조

4. UDP

(1) 개념

비연결성이고 신뢰성이 없으며, 순서화되지 않은 데이터그램 서비스를 제공하는 통신 프로토콜

(2) 특징

• 비신뢰성
• 순서화되지 않은 데이터그램 서비스 제공
• 실시간 응용 및 멀티캐스팅 가능
• 단순 헤더

(3) 헤더 구조

5. IPv4

(1) 개념

인터넷에서 사용되는 패킷 교환 네트워크 상에서 데이터를 교환하기 위한 32-bit 주소 체계를 가지는 프로토콜

(2) 헤더 구조

6. IPv6

(1) 개념

버전 6인 인터넷 프로토콜로 제정된 차세대 인터넷 프로토콜

(2) 특징

• IP 주소의 확장
• 이동성
• 인증 및 보안 기능
• 개선된 QoS 지원
• Plug & Play 지원
• Ad-hoc 네트워크 지원
• 단순 헤더 적용
• 실시간 패킷 추적 가능

(3) 헤더 구조

7. 네트워크 계층 전송 방식

(1) 유니캐스트

고유 주소로 식별된 하나의 네트워크 목적지에 1:1로 트래픽 또는 메시지를 전송하는 기술

(2) 멀티캐스트

하나 이상의 송신자들이 특정한 하나 이상의 수신자들에게 데이터를 전송하는 기술

(3) 브로드캐스트

하나의 송신자가 같은 서브 네트워크 상의 모든 수신자에게 데이터를 전송하는 기술

(4) 애니캐스트

하나의 송신자로부터 토폴로지 상의 잠재적인 수신자 그룹 안에서 가장 가까운 노드로 데이터그램을 전송하는 기술

🧀 네트워크 전달 방식

1. 패킷 스위칭

컴퓨터 네트워크와 통신의 방식 중 하나로 작은 블록의 패킷으로 데이터를 전송하며 데이터를 전송하는 동안에만 네트워크 자원을 사용하도록 하는 통신 방식

(1) X.25

통신을 원하는 두 단말장치가 패킷 교환망을 통해 패킷을 원활히 전달하기 위한 통신 프로토콜

• 고정된 대역폭 할당
• 패킷 사용
• 1~3계층 담당
• 송수신 신뢰성 확보
• 성능 저하

(2) 프레임 릴레이

ISDN을 사용하기 위한 프로토콜로서 ITU-T에 의해 표준으로 작성되었음

• 유연한 대역폭 할당
• 기능 단순화
• 1~2계층 담당
• 저렴한 가격

(3) ATM (Asynchronous Transfer Mode)

비동기 전송모드라고 하는 광대역 전송에 쓰이는 스위칭 기법

• AAL 계층 : 패킷을 셀로 전송한 후 다시 조립하여 원래의 데이터로 복원하는 역할
• ATM 계층 : 셀과 셀 전송 역할, 가상 회선의 연결 및 해제, 혼잡 제어 처리
• 물리 계층 : 물리적 전송 매체를 처리하는 역할

2. 서킷 스위칭

네트워크 리소스를 특정 사용층이 독점하도록 하는 통신 방식

• 전송 보장
• 서킷 확보 작업

3. 라우팅 알고리즘

목적지까지의 최적 경로를 산출하기 위한 법칙

(1) 거리 벡터 알고리즘

인접 라우터와 정보를 공유하여 목적지까지의 거리와 방향을 결정하는 라우팅 프로토콜 알고리즘
벨만-포드 알고리즘 사용

(2) 링크 상태 알고리즘

링크 상태 정보를 모든 라우터에 전달하여 최단 경로 트리를 구성하는 라우팅 프로토콜 알고리즘
다익스트라 알고리즘 사용

(3) 라우팅 프로토콜

• RIP
  내부 라우팅, 거리 벡터 알고리즘 사용
  최초의 라우팅 프로토콜, 라우팅 루프 발생 가능

• IGRP
  내부 라우팅, 거리 벡터 알고리즘 사용
  RIP의 문제점 개선을 위해 개발, 네트워크 상태를 고려하여 라우팅

• OSPF
  내부 라우팅, 링크 상태 알고리즘 사용
  토폴로지에 대한 정보가 전체 라우터에 동일하게 유지

• BGP
  외부 라우팅
  규모가 큰 네트워크의 상호 연결

🐭 참고문헌

• NCS 정보처리기술사 연구회. (2020). 수제비 정보처리기사 실기 (2판). 건기원.