네트워크
2대 이상의 컴퓨터들을 연결하고 서로 통신할 수 있는 환경
거리기반 네트워크
- PAN(Personal Area Network) : 5m 전후의 인접 통신
- LAN(Local Area Network) : 근거리 네트워크
- MAN (Metropolitan Area Network) : LAN과 WAN의 중간 형태
- WAN(Wide Area Network) : 광대역 네트워크망
네트워크 토폴로지(Network Topology)
1)계층형(Tree)
- 계층적 구조
2)버스형(Bus)
- 모든 노드가 중앙 버스 라인에 연결
3) 성형(Star)
- 모든 노드가 중앙 노드에 연결됨
4) 링형(Ring)
- 각 노드가 순환 형태로 두 개의 인접 노드와 연결됨
5) 망형(Mesh)
- 노드들이 서로 광범위하게 연결되어 있음
데이터 전송
아날로그/디지털 전송
- 아날로그 전송 : 전송 매체를 통해 아날로그 신호 형태로 전달됨
- 디지털 전송 : 전송 매체를 통해 디지털 신호 형태로 전달됨
방향에 따른 구분
- 단방향 통신(Simplex) : 일방적인 통신
- 반이중 통신(Half Duplex) : 양방향 통신, 동시 전송은 불가
- 전이중 통신 (Full Duplex) : 양방향 데이터를 동시에 송수신
직렬전송/병렬전송
- 직렬전송(Serial Transmission): 한번에 한 비트씩 순서대로 전송
- 병령 전송(Parallel Transmission): 문자 단위 등 여러 비트를 동시에 전송하는 방식
동기 전송/비동기 전송
1) 동기식 전송 방식(Synchronous Transmission)
- 여러 문자를 포함하는 데이터 블록 단위로 전송
- 문자 동기 방식과 비트 동기 방식 존재
- SYN, STX(Start of Text), EXt(End of Text)
2) 비동기식 전송 방식(Asynchronous Transmission)
- 데이터의 시작과 끝을 Start Bit와 Stop Bit로 표시하여 동기화
- 주로 저속 전송에 사용(330bps - 120bps)
- 전송되지 않을 때 통신회선은 휴지 상태
근거리 통신망(LAN, Local Area Network)
LAN
- 여러 대의 텀퓨터와 주변장치가 통신 네트워크를 구성하여 통신하는 망
- 학교, 건물, 사무실 등 가까운 거리에 한정된 망
LAN 구성 요소
-NIC(NetWork Interface Card) : LAN 카드
- 리피터(Repeater): 증폭기 역할
- 허브(Hub): 케이블 집중 장치
- 브리지(Bridge): 서로 다른 LAN을 연결
- 라우터(Router): 서로 다른 네트워크 연결
- 게이트웨이(GateWay): 서로 다른 통신망 간 메세지 전달
LAN 전송방식
- 베이스 밴드(Base Band): 디지털 신호를 변조하지 않고 전송
- 브로드 밴드(Broad Band): 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변조하여 전송
LAN의 프로토콜
- LLC(Logical Link Control): OSI 모델의 데이터 링크 계층(흐름제어, 오류제어)
- MAC(Medium Access Control): 물리적 전송 매체와의 연결 방식을 제어
표준 802.X 시리즈
- 802.1: LAN/MAN의 네트워크 관리 및 보안 프로토콜.
- 802.2: 데이터 링크 계층의 논리적 링크 제어(LLC) 프로토콜.
- 802.3: 이더넷 표준, 유선 LAN 기술.
- 802.4: 토큰 버스 네트워크 표준 (사용되지 않음).
- 802.5: 토큰 링 네트워크 표준.
- 802.6: 메트로폴리탄 네트워크(MAN) 표준.
- 802.7: 광섬유 배선 및 전송 표준 (사용되지 않음).
- 802.8: 광대역 네트워크 표준 (사용되지 않음).
- 802.9: 혼합형 네트워크 표준 (사용되지 않음).
- 802.10: 네트워크 보안 표준.
- 802.11: 무선 LAN 표준, Wi-Fi 기술. - 802.12: 고속 이더넷 표준 (사용되지 않음).
- 802.13: 고속 무선 LAN 표준 (사용되지 않음).
- 802.14: CATV 전송 표준 (사용되지 않음).
- 802.15: 개인 영역 네트워크(PAN) 표준, 블루투스 포함.
HDLC(High-level Data Link Control)
- 데이터 링크 계층에서 사용되는 비트 지향 프로토콜
- FCS를 통해 오류를 검출하고, 순차적인 번호 매김과 확인 응답을 통해 흐름을 제어한다.
프레임 구조
- 플래그 : 각 프레임의 시작과 끝
- 주소 필드: 프레임의 수신자를 식별
- 제어 필드 : 프레임의 유형(정보, 감독, 또는 비순서 프레임)을 식별
- 데이터 : 실제 전송할 사용자 데이터
- FCS: 오류 검출을 위한 필드
HDLC 프레임 유형
- 정보 프레임(I-frame) : 데이터 전송
- 감독 프레임(S-frame) : 오류 검출, 흐름 제어
- 비순서 프레임(J-frame) : 추가적인 제어 목적이나 특별한 상황
HDLC 스테이션
- 주국(Primary Station): 링크 제어의 책임을 갖고 명령을 내림
- 종국(Secondary Station): 주국 제어 하에 동작하며 응답만 가능
- 혼성국(Combined Station): 주국과 종국의 특징을 결합
HDLC 전송 모드
1) 정규 응답 모드(Normal Resoponse Mode, NRM)
- 일반적으로 하나의 주국과 하나 또는 여러 종국이 있다.
- 주국은 네트워크에서 통신을 제어하며, 종국은 주국의 지시에만 응답한다.
2) 비동기 균형 모드(Asynchronous Balanced Mode, ABM)
- 가장 일반적으로 사용되는 HDLC 모드
- 이 모드에서는 모든 단말이 주국 기능을 수행할 수 있으며, 독립적으로 데이터를 전송하고 수신할 수 있다.
3) 비동기 응답 모드(Asynchronous Response Mode, ARM)
- 주국이 통신을 제어하지만, 종국도 지체적으로 데이터 전송을 시작할 수 있는 모드
데이터 교환 방식과 다중화
데이터 교환 방식
다중화
하나의 통신 회선을 여러 가입자가 동시에 사용할 수 있게 하는 기능
다중화기(MUX, MultipleXer)
- 여러 개의 터미널 신호를 하나의 통신 회선을 통해 전송할 수 있게 하는 장치
다중화기 종류
- 주파수 분할 다중화기(FDM, Frequency Division Multiplexer)
- 시분할 다중화기(TDM, Time Division Multiplexer)
- 동기식 / 비동기식 ( 지능형 다중화, 통계적 시분할 )
- 코드 분할 다중화(CDM, Code Division Multiplexer)
- 파장 분할 다중화(WDM, Wavelength Division Multiplexing)
- 공간 분할 다중화(SDM, Space-Division Multiplexing)
역다중화기와 집중화기
1) 역다중화기(Inverse MUX)
하나의 고속 통신 회선 데이터를 받아 여러 개의 저속 회선으로 나누어 전송
2) 집중화기(Concentrator)
여러 개의 저속 회선에서 데이터를 버퍼에 축적한 후, 이를 모아서 하나의 고속 회선으로 전송하는 장치
인터넷
TCP/IP 프로토콜을 기반으로 컴퓨터와 네트워크들이 연결된 광범위한 통신만
IP
인터넷에서 컴퓨터나 다른 네트워크 장치를 식별할 수 있는 고유한 번호
표시형식
주소분류
- 유니캐스트(Unicast): 단일 송신자와 단일 수신자 간의 통신
- 멀티캐스트(Multicast): 단일 송신자와 다중 수신자 간의 통신
- 브로드캐스트(Broadcast): 같은 네트워크의 모든 장비에게 보내는 통신
⭐IP 주소 클래스⭐
| 클래스 | 옥텟 IP | 최상 비트 | 호스트 수 | 네트워크 수 | 용도 |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 0.0.0.0 ~ 127.255.255.255 | 0 | 약 16,777,214 | 128 | 대규모 네트워크 |
| B | 128.0.0.0 ~ 191.255.255.255 | 10 | 약 65,534 | 16,384 | 중규모 네트워크 |
| C | 192.0.0.0 ~ 223.255.255.255 | 110 | 254 | 2,097,152 | 소규모 네트워크 |
| D | 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255 | 1110 | N/A | N/A | 멀티캐스트 |
| E | 240.0.0.0 ~ 255.255.255.255 | 1111 | N/A | N/A | 연구 및 실험용 (예약) |
IPv6 [20년 4회 기출]
- IPv4 주소 고갈 문제를 해결하기 위해 개발된 차세대 인터넷 프로토콜 주소
- 128비트 크기로 확장된 주소 체계를 가짐
표시형식
- 16비트씩 8부분, 128비트로 구성되며, 클론(:)으로 구분한다.
- ex) 2001:0DB8:1000:0000:00000:0000:1111:2222
주소분류
- 유니캐스트(Unicast): 단일 송신자와 단일 수신자 간의 통신
- 멀티캐스트(Multicast): 단일 송신자와 다중 수신자 간의 통신
- 애니캐스트(Anycast): 그룹 내 가장 가까운 수신자에게 전달
IPv4/IPv6 전환기술
- 듀얼 스택(Dual Stack): IPv4 및 IPv6을 모두 지원
- 터널링(Tunneling): IPv6 패킷을 IPv4 패킷 속에 캡슐화하여 전송
- 주소 변환(Address Translation): IPv6 시스템과 IPv4 시스템 간의 헤더 변환
서브넷(Subnet)
하나의 큰 네트워크를 더 작은 네트워크로 분할한 것
서브네팅(Subnetting)
하나의 IP 네트워크를 더 작은 네트워크 영역으로 나누는 과정
서브넷 마스크(Subnet Mask)
IP 주소에서 네트워크 부분과 호스트 부분을 구분하는 데 사용
IP 기타기술 [22년 2회 기출]
1) NAT(NetWork Address Translation) [20년 4회 기출]
사설 IP 주소와 공인 IP 주소 간의 변환
- 사용 목적
- 공인 IP 주소의 절약
- 내부 네트워크 보안 강화
- 주소 할당 방식에 따른 NAT 종류
- Static NAT: 공인 IP 주소와 사설 IP 주소를 1:1로 매칭
- Dynamic NAT: 여러 공인 IP 주소를 사설 IP주소와 매칭할 떄 사용
- PAT(Port Address Translation): 포트 번호를 이용해 구분
2)DNS(Domain Name System)
도메인 이름을 IP 주소로 변환하거나 그 반대의 작업을 수행하는 시스템
3)QOS(Quality of Service)
네트워크 자원을 효율적으로 사용하여 특정 트래픽의 성능과 속도를 보장하는 기술
4)VPN(Virtual Private Network) [시험에 자주 나옴]
공용 네트워크를 통해 사설 네트워크에 안전하게 접속할 수 있게 하는 기술
5)DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)
네트워크 장치에 자동으로 IP 주소를 할당하는 프로토콜
프로토콜 [20년 3회 기출]
컴퓨터나 통신 장비 간 원활한 데이터 교환을 위한 표준화된 통신 규약
통신 프로토콜의 기본요소 [20년 1회 기출]
- 구문(Syntax): 데이터의 형식, 부호화, 신호 레벨
- 의미(Semactics): 정보 전송을 위한 협조 사항 및 오류 관리 제어 정보
- 타이밍(Timing): 통신 속도, 메세지 순서 제어
프로토콜의 기능
| 기능 | 영어 이름 |
|---|---|
| 단편화의 재결합 | Fragmentation and Reassembly |
| 캡슐화 | Encapsulation |
| 흐름제어 | Flow Control |
| 오류제어 | Error Control |
| 혼잡제어 | Congestion Control |
| 동기화 | Synchronization |
| 순서 제어 | Sequence Control |
| 주소 지정 | Addressing |
| 다중화 | Multiplexing |
| 경로 제어 | Path Control |
흐름제어와 오류제어
1) 흐름제어
수신측의 처리 능력에 맞춰 송신측에서 데이터의 전송량이나 속도를 조절하는 기능
- Stop and Wait
- 각 패킷 전송 후 확인 응답을 받고 나서 다음 패킷을 전송
- Sliding Window
- 수신측에서 설정한 윈도우 크기만큼 송신측에서 확인 응답 없이 패킷을 연속적으로 전송
피기배킹(piggybacking)
- 양방향 통신에서 정보 프레임과 응답 프레임을 동시에 교차 전송하는 방식
- 수신측 별도의 확인 응답(ACK) 프레임을 보내지 않고, 데이터 전송 프레임에 응답 기능을 포함시켜 효울을 높임
2) 오류제어
전송 중에 발생하는 오류를 검출하고 정정하는 기능
- ARQ를 사용하여 재전송 기반 오류 제어를 수행
-
Stop and Wait ARQ
- 데이터 전송 후, 수신측으로부터의 확인 응답을 받을 때까지 대기하고, 그 후에 다음 데이터를 전송하는 방식
-
Go Back N ARQ
- 오류가 발생한 지점부터 모든 데이터를 재전송하는 기법
-
Selective Repeat ARQ
-
오류가 발생한 프레임만 송신측이 재전송
-
Adaptive ARQ
-
전송 효율을 최대화하기 위해 데이터 프레임의 길이를 동적으로 조장하는 방식
오류 발생원인
1) 감쇠: 신호가 점점 약해지는 현상
2) 자연 왜곡: 신호의 도달 시간 차이로 인해 왜곡 발생
3) 상호 변조 잡음: 주파수 간의 상호작용으로 새로운 주파수 생성
4) 충격 잡음(Impluse Noise): 순간적으로 높은 진폭의 잡음전송 오류 제어 방식
1) 전진 오류 수정(FCE, Forward Error Correction)
수신측에서 재전송 요구 없이 스스로 오류를 검출하고 수정하는 방식
- ex) 해밍 코드(Hamming Code), 상승 코드(Read-Solomon Code) 등
2) 후진 오류 수정(BEC, Backward Error Correction)
오류 발견 시 송신측에 재전송을 요구하는 방식
- ex) 패리티 검사(Paroty Check), CRC(Cycic Redundancy Check), 블록 합(Block Sum)방식을 통해 오류 검출
OSI 7계층
네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 7개의 계층으로 나누어 설명하는 모델
OSI 7계층 구조 (응.표.세.전.네.데.물)
-
계층별 특징
1) 물리계층
데이터를 전기적 신호 변환 하여 통신 케이블을 통해 전송함
- 장비 : 통신 케이블, 랜카드 리피터, 허브
2) 데이터 링크 계층(DataLink Layer)
포인 투 포인트의 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하며, 물리 계층의 오류를 감지하고 수정할 수 있다.
- PDU: 프레임
- 장비 : 스위치, 브리지
3) 네트워크 계층(Network Layer)
데이터를 목적지까지 라우팅함
- PDU: 패킷
- 장비 : 라우터, L3 스위치
4) 전송 계층(Transport Layer)
양 종단 간 신뢰성 있는 데이터 전송을 책임짐
- PDU: 세그먼트/데이터그램
- 장비 : TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protocol)
5) 세션 계층(Session Layer)
양 끝단의 응용 프로세스 간 통신**을 관리함
6) 표현 계층(Presentation Layer)
다른 데이터 표현 형식 간의 변환을 담당함
7) 응용 계층(Presentation Layer)
사용자 인터페이스, 응용 프로그램 간 통신을 관리함
네트워크 장비
- Lan 카드: PC와 네트워크 간 정보를 교환하는 데 사용되는 장치
- 허브(Hub): 여러 노드를 연결하는 집중화 장비
- 리피터(Repeter): 디지털 신호를 증폭
- 브리지(Bridge): 두 개 이상의 LAN을 연결
- 스위칭 허브 (Switching Hub): 허브 기능에 스위치 기능이 추가된 장비
- 라우터(Router) : 패킷을 목적지까지 최적의 경로를 통해 전달하는 장치
- 게이트웨이(Gateway): 서로 다른 네트워크 간의 통신을 기능하게 하는 장치
백본(BackBone)
백본 네트워크
기간망으로도 알려진 대규모 패킷 통신망
백본 스위치
네트워크 중심에 위치하며 모든 패킷이 지나가는 역할
스위치 종류
L2 스위치
MAC 주소 기반 데이터 전송을 통해 브로드캐스트 도메인을 분리하며, 주로 LAN 환경에서 사용됩니다.
L3 스위치
IP 주소 기반 패킷 라우팅을 수행하고, 라우팅 기능을 포함하여 VLAN 간 트래픽 관리를 위해 사용됩니다.
L4 스위치
L4 스위치는 TCP/UDP 포트 기반으로 트래픽을 관리하며, 부하 분산 기능을 제공하여 웹 서버의 트래픽을 분산하는 데 사용됩니다. (로드 밸런싱
L7 스위치
애플리케이션 데이터를 이해하고 처리하여 콘텐츠 기반 트래픽 관리를 수행하며, 웹 애플리케이션 관리에 사용됩니다. 보안 장비에서 사용
TCP/IP
현재 인터넷에 널리 사용되는 프로토콜 모델
TCP/IP 4계층 구조
| OSI 7계층 | TCP/IP 계층 | 4계층 프로토콜 |
|---|---|---|
| 응용계층 | 응용계층 | TCP - HTTP(80), FTP(20, 21), SMTP(25),TELNET(23) UDP - DNS(53), SNMP(161, 162), DHCP(67) |
| 표현계층 | ||
| 세션 계층 | ||
| 전송 계층 | 전송 계층 | TCP, UDP |
| 네트워크 계층 | 인터넷 계층 | IP, ICMP, IGMP, ARP, RARP |
| 데이터 링크 계층 | 네트워크 인터페이스 계층 | Ethernet, X.25, RS-232C, Wi-Fi |
| 물리 계층 |
계층별 특징
1) 네트워크 엑세스 계층(Network Acess Layer)
OSI 모델의 물리 계층과 데이터 링크 계층에 해당
- 프로토콜
- Ethernet: 물리 계층과 데이터 링크 계층에서의 통신 접근 제어 정의
- X.25: 패킷 교환망을 통한 통신 인터페이스 제공
- RS-232C: DTE와 DCE 간의 접속 규격
2) 인터넷 계층(Internet Layer)
OSI 모델의 네트워크 계층에 해당하며, IP 패킷 전송 및 라우팅 기능 담당
- 프로토콜
- IP: 비연결성 인터넷 프로토콜
- ICMP: IP 패킷 전송 중 에러메시지 제공 (Control Message) [20년 3회 기출]
- IGMP: 멀티캐스트 그룹 구성원 관리
- ARP: IP 주소를 Mac 주소로 변환 [21년 1회, 21년 3회 기출]
- RARP: 물리적 주소로부터 IP 주소 추출
3) 전송 계층(Transport Layer)
OSI 모델의 전송 계층에 해당 종단 간 신뢰성 있는 데이터 전송 관리
- 프로토콜
- TCP: 연결 설정 후 데이터 주고받는 연결 지향적 프로토콜
- UDP :연결 설정 없이 데이터를 주고받는 비연결성 프로토콜
4) 응용 계층(Application Layer)
사용자와 직접적으로 상호작용하는 계층
- 프로토콜
| 프로토콜 | 설명 |
|---|---|
| TCP 프로토콜 | |
| HTTP | 하이퍼 텍스트 문서 전송을 위한 프로토콜 - 80 포트 사용 |
| FTP | 파일 전송에 사용되는 프로토콜 - 데이터 20바이트, 제어 21번 |
| SMTP | 이메일 전송에 사용되는 프로토콜 - 25 포트 사용 |
| UDP 프로토콜 | |
| DNS | 도메인 이름을 IP 주소로 변환 - 53 포트 사용 |
| SNMP | 장비 관리 |
| DHCP | IP 주소 자동 할당 및 관리 프로토콜 |
TCP/IP 헤더
1) IP(Internet Protocol)의 특징
- 호스트 간의 통신을 담당하는 프로토콜
- 비신뢰성(Unreliability)과 비연결성(Connectionlessness)을 가짐
2)TCP(Transmission Control Protocol)의 특징
- 연결형 서비스를 제공하는 전송 계층 프로토콜
- 신뢰성 있는 데이터 전달과 흐름제어를 수행
라우팅 프로토콜
네트워크에서 데이터 패킷의 경로 설정(Path Determination)과 스위칭(Switching)을 담당하는 장비
- 라우팅 프로토콜
-
패킷이 목적지까지 도달하는 경로를 결정하는 프로토콜
-
RIP (Routing Information Protocol)
-
OSPF (Open Shortest Path First)
-
IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)
-
BGP (Border Gateway Protocol)
-
