인터넷

• 전 세계 수많은 컴퓨터와 네트워크들이 연결된 광범위한 컴퓨터 통신망

IP 주소(Internet Protocol Address)

• 인터넷에 연결된 모든 컴퓨터 자원을 구분하기 위한 고유한 주소
• 8비트씩 4부분, 총 32비트로 구성

A Class

• 국가나 대형 통신망에 사용(0~127로 시작)
• 2^24개의 호스트 사용 가능

B Class

• 중대형 통신망에 사용(128~191로 시작)
• 2^16개의 호스트 사용 가능

C Class

• 소규모 통신망에 사용(192~223으로 시작)
• 2^8개의 호스트 사용 가능

D Class

• 멀티캐스트 용으로 사용(224~239로 시작)

E Class

• 실험적 주소이며 공용되지 않음

서브네팅(Subnetting)

• 네트워크 주소를 다시 여러 개의 작은 네트워크로 나누어 사용하는 것
• 4바이트의 IP 주소 중 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하기 위한 비트를 서브넷 마스크(Subnet Mask)라고 한다.

IPv6(Internet Protocol version 6)

• IPv4의 주소 부족 문제를 해결하기 위해 개발
• 16비트씩 8부분, 총 128비트로 구성
• 각 부분을 16진수로 표현하고, 콜론(:)으로 구분

유니캐스트(Unicast)

• 단일 송신자와 단일 수신자 간의 통신

멀티캐스트(Multicast)

• 단일 송신자와 다중 수신자 간의 통신

애니캐스트(Anycast)

• 단일 송신자와 가장 가까이 있는 단일 수신자 간의 통신

도메인 네임(Domain Name)

• 숫자로 된 IP 주소를 문자 형태로 표현
• 문자로 된 도메인 네임을 컴퓨터가 이해할 수 있는 IP 주소로 변환하는 역할을 하는 시스템을 DNS(Domain Name System)라고 하며 이런 역할을 하는 서버를 DNS 서버라고 한다.

OSI(Open System Interconnection) 참조 모델

• ISO(국제표준화기구)에서 제안한 통신 규약(Protocol)

물리 계층(Physical Layer)

• 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성에 대한 규칙을 정의
• 관련 장비: 리피터, 허브

데이터 링크 계층(Data Link Layer)

• 두 개의 인접한 개방 시스템들 간에 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 시스템 간 연결 설정과 유지 및 종료를 담당
• 흐름 제어, 프레임 동기화, 오류 제어, 순서 제어 기능을 한다.
• 관련 장비: 랜카드, 브리지, 스위치

네트워크 계층(Network Layer, 망 계층)

• 개방 시스템들 간의 네트워크 연결을 관리하는 기능과 데이터의 교환 및 중계 기능
• 경로 설정(Routing), 데이터 교환 및 중계, 트래픽 제어, 패킷 정보 전송을 수행
• 관련 장비: 라우터

전송 계층(Transport Layer)

• 논리적 안정과 균일한 데이터 전송 서비스를 제공함으로써 종단 시스템(End-to-End) 간의 투명한 데이터 전송을 가능하게 함

• 종단 시스템(End-to-End) 간의 전송 연결 설정, 데이터 전송, 연결 해제, 주소 설정, 다중화(분할 및 재조립), 오류 제어, 흐름 제어를 수행

• TCP, UDP 등의 표준

• 관련 장비: 게이트웨이

세션 계층(Session Layer)

• 송-수신 측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당
• 대화 구성 및 동기 제어, 데이터 교환 관리 기능을 한다.

표현 계층(Presentation Layer)

• 응용 계층으로부터 받은 데이터를 세션 계층에 보내기 전에 통신에 적당한 형태로 변환하고, 세션 계층에서 받은 데이터는 응용 계층에 맞게 변환하는 기능을 한다.

응용 계층(Application Layer)

• 사용자(응용 프로그램)가 OSI 환경에 접근할 수 있도록 서비스를 제공

네트워크 관련 장비

네트워크 인터페이스 카드(NIC; Network Interface Card)

• 컴퓨터와 컴퓨터 또는 컴퓨터와 네트워크를 연결하는 장치

허브(Hub)

• 한 사무실이나 가까운 거리의 컴퓨터들을 연결하는 장치로, 각각의 회선을 통합하여 관리

허브 종류

• 더미 허브(Dummy Hub): 네트워크에 흐르는 모든 데이터를 단순히 연결하는 기능만 제공
• 스위칭 허브(Switching Hub): 네트워크상에 흐르는 데이터의 유무 및 흐름을 제어하여 각각의 노드가 허브의 최대 대역폭을 사용할 수 있는 지능형 허브

리피터(Repeater)

• 수신한 신호를 재생시키거나 출력 전압을 높여 전송하는 장치
• 물리 계층에서 동작

브리지(Bridge)

• LAN과 LAN을 연결하거나 LAN 안에서의 컴퓨터 그룹을 연결하는 장치
• 리피터와 동일한 기능을 수행하지만, 트래픽 병목 현상을 줄일 수 있으며 네트워크를 분산적으로 구성할 수 있다.
• 브리지를 이용한 서브넷(Subnet) 구성 시 전송 가능한 회선 수는 브리지가 n개일 때, n(n-1)/2개이다.

스위치(Switch)

• 브리지와 같이 LAN과 LAN을 연결하여 훨씬 더 큰 LAN을 만드는 장치

• 데이터 링크 계층에서 사용

라우터(Router)

• 데이터 전송의 최적 경로를 선택
• 네트워크 계층에서 동작

게이트웨이(Gateway)

• 프로토콜 구조가 다른 네트워크를 연결하는 장치
• 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층 간을 연결

프로토콜, TCP/IP

프로토콜(Protocol)

• 데이터 교환을 원활하게 수행할 수 있도록 표준화시켜 놓은 통신 규악
• 컴퓨터가 메시지를 전달하고, 메시지가 제대로 도착했는지 확인하며, 도착하지 않았을 경우 메시지를 재전송하는 일련의 방법을 '기술적 은어'를 뜻하는 프로토콜이라는 용어로 정의

프로토콜의 기본 요소

구문(Syntax)

• 전송하고자 하는 데이터의 형식, 부호화, 신호 레벨 등을 규정

의미(Semantics)

• 두 기기 간의 효율적이고 정확한 정보 전송을 위한 협조 사항과 오류 관리를 위한 제어 정보를 규정

시간(Timing)

• 두 기기 간의 통신 속도, 메시지의 순서 제어 등을 규정

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

• 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜

TCP(Transmission Control Protocol)

• OSI 7계층의 전송 계층에 해당
• 가상 회선 방식을 기반으로 하는 연결형 서비스를 제공
• 패킷의 다중화, 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어 기능을 제공

IP(Internet Protocol)

• OSI 7계층의 네트워크 계층에 해당
• 데이터그램 방식을 기반으로 하는 비연결형 서비스를 제공
• 패킷의 분해/조립, 주소 지정, 경로 선택 기능을 제공

TCP/IP의 구조

응용 계층

• OSI의 응용, 표현, 세션 계층
• 응용 프로그램 간의 데이터 송-수신 제공
• TELNET, FTP, SMTP, SNMP, DNS, HTTP 등

전송 계층

• OSI의 전송 계층
• 호스트들 간의 신뢰성 있는 통신 제공
• TCP, UDP, RTCP

인터넷 계층

• OSI의 네트워크 계층
• 데이터 전송을 위한 주소 지정, 경로 설정을 제공
• IP, ICMP, IGMP, ARP, RARP

네트워크 액세스 계층

• OSI의 데이터 링크, 물리 계층
• 실제 데이터(프레임)을 송-수신
• Ehternet, IEEE 802, HDLC, X.25, RS-232C, ARQ 등

응용 계층의 주요 프로토콜

FTP(File Transfer Protocol)

• 컴퓨터와 컴퓨터 또는 컴퓨터와 인터넷 사이에서 파일을 주고 받을 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(HyperText Transfer Protocol)

• 월드 와이드 웹(WWW)에서 HTML 문서를 송수신 하기 위한 표준 프로토콜

전송 계층의 주요 프로토콜

TCP(Transmission Control Protocol)

• 양방향 연결(Full Duplex Connection)형 서비스를 제공
• 가상 회선 연결(Virtual Circuit Coneection) 형태의 서비스를 제공

UDP(User Datagram Protocol)

• 데이터 전송 전에 연결을 설정하지 않는 비연결형 서비스를 제공
• TCP에 비해 상대적으로 단순한 헤더 구조

RTCP(Real-Time Control Protocol)

• RTP(Real-time Transport Protocol) 패킷의 전송 품질을 제어하기 위한 제어 프로토콜
• 세션(Session)에 참여한 각 참여자들에게 주기적으로 제어 정보를 전송

인터넷 계층의 주요 프로토콜

IP(Internet Protocol)

• 전송할 데이터에 주소를 지정하고, 경로를 설정하는 기능
• 비연결형인 데이터그램 방식을 사용하는 것으로 신뢰성이 보장되지 않음

ICMP(Internet Control Message Protocol, 인터넷 제어 메시지 프로토콜)

• IP와 조합하여 통신중에 발생하는 오류의 처리와 전송 경로 변경 등을 위한 제어 메시지를 관리

IGMP(Internet Group Management Protocol, 인터넷 그룹 관리 프로토콜)

• 멀티캐스트를 지원하는 호스트나 라우터 사이에서 멀티캐스트 그룹 유지를 위해 사용

ARP(Address Resolution Protocol, 주소 분석 프로토콜)

• 호스트의 IP 주소를 호스트와 연결된 네트워크 접속 장치의 물리적 주소(MAC Address)로 바꿈

RARP(Reverse Address Resolution Protocol)

• ARP와 반대로 물리적 주소를 IP 주소로 변환하는 기능

네트워크 액세스 계층의 주요 프로토콜

Ethernet(IEEE 802.3)

• CSMA/CD 방식의 LAN

IEEE 802

• LAN을 위한 표준 프로토콜

HDLC

• 비트 위주의 데이터 링크 제어 프로토콜

X.25

RS-232C

네트워크 관련 신기술

IoT(Internet of Things, 사물 인터넷)

• 정보 통신 기술을 기반으로 다양한 사물들을 인터넷으로 서로 연결하여 진보된 서비스를 제공

M2M(Machine to Machine, 사물 통신)

• 무선 통신을 이용한 기계와 기계 사이의 통신

모바일 컴퓨팅(Mobile Computing)

클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing)

• 각종 컴퓨팅 자원을 중앙 컴퓨터에 두고 인터넷 기능을 갖는 단말기로 언제 어디서나 인터넷을 통해 컴퓨터 작업을 수행할 수 있는 가상화된 환경

그리드 컴퓨팅(Grid Computing)

• 지리적으로 분산되어 있는 컴퓨터를 초고속 인터넷망으로 연결하여 공유함으로써 하나의 고성능 컴퓨터처럼 활용

모바일 클라우드 컴퓨팅(MCC; Mobile Cloud Computing)

• 모바일 기기로 클라우드 컴퓨팅 인프라를 구성하여 여러가지 정보와 자원을 공유하는 ICT 기술

인터클라우드 컴퓨팅(Inter-Cloud Computing)

• 여러 클라우드 서비스 제공자들이 제공하는 클라우드 서비스나 자원을 연결하는 기술

메시 네트워크(Mesh Network)

• 특수 목적을 위한 새로운 방식의 네트워크 기술

와이선(Wi-SUN)

• 스마트 그리드와 같은 장거리 무선 통신을 필요로 하는 사물 인터넷(IoT) 서비스를 위한 저전력 장거리 통신 기술

NDN(Named Data Networking)

• 콘텐츠 자체의 정보와 라우터 기능만으로 데이터 전송을 수행하는 기술

NGN(Next Generation Network, 차세대 통신망)

• 유선망 기반의 차세대 통신망

SDN(Software Defined Networking, 소프트웨어 정의 네트워킹)

• 네트워크를 컴퓨터처럼 모델링하여 여러 사용자가 각각의 소프트웨어로 네트워킹을 가상화하여 제어하고 관리하는 네트워크

NFC(Near Field Communication)

• 고주파를 이용한 근거리 무선 통신 기술

UWB(Ultra WideBand, 초광대역)

• 짧은 거리에서 많은 양의 디지털 데이터를 낮은 전력으로 전송하기 위한 무선 기술

피코넷(PICONET)

• 여러 개의 독립된 통신장치가 블루투스 기술이나 UWB 통신 기술을 활용하여 통신망을 형성하는 무선 네트워크 기술

WBAN(Wireless Body Area Network)

• 웨어러블(Wearable) 또는 몸에 심는(Implant) 형태의 센서나 기기를 무선으로 연결하는 개인 영역 네트워킹 기술

GIS(Geographic Information System, 지리 정보 시스템)

• 지리적인 자료를 수집, 저장, 분석, 출력할 수 있는 컴퓨터 응용 시스템

USN(Ubiquitous Sensor Network, 유비쿼터스 센서 네트워크)

• 각종 센서로 수집한 정보를 무선으로 수집할 수 있도록 구성한 네트워크

SON(Self Organizing Network, 자동 구성 네트워크)

• 주변 상황에 맞추어 스스로 망을 구성하는 네트워크

애드 혹 네트워크(Ad-hoc Network)

• 별도의 고정된 유선망을 구축할 수 없는 장소에서 모바일 호스트(Mobile Host)만을 이용하여 구성한 네트워크

네트워크 슬라이싱(Network Slicing)

• 하나의 물리적인 코어 네트워크 인프라를 독립된 다수의 가상 네트워크로 분리

저전력 블루투스 기술(BLE; Bluetooth Low Energy)

• 연결되지 않은 대기 상태에서는 절전모드를 유지하는 기술

지능형 초연결망

• 4차 산업혁명 시대를 맞아 새로운 변화에 따라 급격하게 증가하는 데이터 트래픽을 효과적으로 수용하기 위해 시행되는 과학기술정보통신부 주관 사업

파장 분할 다중화(WDM, Wavelength Division Multiplexing)

• 파장이 서로 다른 복수의 신호를 보냄으로써 여러 대의 단말기가 동시에 통신 회선을 사용할 수 있도록 하는 것

소프트웨어 정의 데이터 센터(SDDC, Software Defined Data Center)

• 데이터 센터의 모든 자원을 가상화하여 인력의 개입없이 소프트웨어 조작만으로 관리 및 제어되는 데이터 센터

소프트웨어 정의 기술(SDE; Software-Defined Everything)

• 소프트웨어 기술을 활용하여 컴퓨팅, 네트워킹, 스토리지 등의 다양한 자원을 가상화하는 기술

개방형 링크드 데이터(LOD, Linked Open Data)

• Linked Data와 Open Data의 합성어로, 누구나 사용할 수 있도록 웹상에 공개된 연계 데이터
• 웹상에 존재하는 데이터를 개발 URI(인터넷 식별자)로 식별하고, 각 URI에 링크 정보를 부여함으로써 상호 연결된 웹을 지향

인터넷 식별자(URI; Uniform Resource Identifier)

• 인터넷에서 서비스되는 다양한 자료들의 식별을 위해 사용되는 체계

네트워크(Network)

• 두 대 이상의 컴퓨터를 연결하여 자원을 공유하는 것

성형(Star, 중앙 집중형)

• 중앙에 중앙 컴퓨터가 있고, 이를 중심으로 단말장치들이 연결되는 중장 집중식의 네트워크 구성 형태

링형(Ring, 루프형)

• 컴퓨터와 단말장치들을 서로 이웃하는 것끼리 연결시킨 포인트 투 포인트(Point to Point) 방식의 구성 형태

버스형(Bus)

• 한 개의 통신 회선에 여러 대의 단말장치가 연결되어 있는 형태

계층형(Tree, 분산형)

• 중앙 컴퓨터와 일정 지역의 단말장치까지는 하나의 통신 회선으로 연결시키고, 이웃하는 단말장치는 일정 지역 내에 설치된 중간 단말장치로부터 다시 연결시키는 형태

망형(Mesh)

• 모든 지점의 컴퓨터와 단말장치를 서로 연결한 형태
• 노드의 수가 n개일 때, n(n-1)/2개의 회선이 필요하고 노드당 n-1개의 포트가 필요

네트워크의 분류

근거리 통신망(LAN; Local Area Network)

• 비교적 가까운 거리에 있는 컴퓨터, 프린터, 저장장치 등과 같은 자원을 연결하여 구성
• 버스형이나 링형 구조를 사용

광대역 통신망(WAN; Wide Area Network)

• 멀리 떨어진 사이트들을 연결하여 구성
• 일정한 지역에 있는 사이트들을 근거리 통신망으로 연결한 후 각 근거리 통신망을 연결하는 방식을 사용

LAN의 표준안

IEEE 802의 주요 표준 규격

802.1

• 전체의 구성 등에 관한 규약

802.2

• 논리 링크 제어(LLC) 계층에 관한 규약

802.3

• CSMA/CD 방식의 매체 접근 제어 계층에 관한 규약

802.4

• 토큰 버스 방식의 매체 접근 제어 계층에 관한 규약

802.5

• 토큰 링 방식의 매체 접근 제어 계층에 관한 규약

802.6

• 도시형 통신망(MAN)에 관한 규약

802.9

• 종합 음성/데이터 네트워크에 관한 규약

802.11

• 무선 LAN에 관한 규약

802.11의 버전

802.11(초기 버전)

• 2.4GHZ 대역 전파와 CSMA/CA 기술을 사용해 최고 2Mbps까지의 전송 속도를 지원

802.11a

• 5GHz 대역의 전파를 사용

802.11b

• 초기 버전의 개선안으로 최고 11Mbps로 기존에 비해 5배 이상 빠르게 개선

802.11e

• QoS 기능이 지원되도록 하기 위해 MAC 계층에 해당하는 부분을 수정

802.11g

• 2.4GHz 대역의 전파를 사용하지만 5GHz 대역의 전파를 사용하는 802.11a와 동일한 최고 54Mbps까지의 전송 속도를 지원

802.11n

• 2.4GHz 대역과 5GHz 대역을 사용하는 규격으로, 최고 600Mbps까지의 전송 속도를 지원

NAT(Network Address Translation, 네트워크 주소 변환)

• 한 개의 정식 IP 주소에 대량의 가상 사설 IP 주소를 할당 및 연결하는 기능

스위치(Switch)

• LAN과 LAN을 연결하여 훨씬 더 큰 LAN을 만드는 장치

L2 스위치

• MAC 주소를 기반으로 프레임을 전송

L3 스위치

• L2 스위치에 라우터 기능이 추가된 것으로, IP 주소를 기반으로 패킷을 전송

L4 스위치

• 로드밸런서가 달린 L3 스위치

L7 스위치

• IP 주소, TCP/UDP 포트 정보에 패킷 내용까지 참조

스위칭(Switch) 방식

Store and Forwarding

• 데이터를 모두 받은 후 스위칭

Cut-through

• 데이터의 목적지 주소만을 확인한 후 바로 스위칭

Fragment Free

• Store and Forwarding과 Cut-through 방식의 장점을 결합

백본 스위치(Backbone Switch)

• 네트워크들을 연결할 때 중추적 역할을 하는 네트워크를 백본(Backbone)이라 하고, 백본에서 스위칭 역할을 하는 장비를 백본 스위치라고 한다.
• 모든 패킷이 지나가는 네트워크의 중심에 배치
• 주로 L3 스위치가 백본 스위치의 역할을 한다.

Hierarchical 3 Layer 모델

액세스 계층(Access Layer)

• 사용자가 네트워크에 접속할 때 최초로 연결되는 지점으로, 사용자들로부터 오는 통신을 집약해서 디스트리뷰션 계층으로 전송
• L2 스위치를 사용

디스트리뷰션 계층(Distribution Layer)

• 액세스 계층의 장치들이 연결되는 지점으로, 액세스 계층에서 오는 통신을 집약해서 코어 계층으로 전송
• 라우터, L3 스위치를 사용

코어 계층(Core Layer)

• 디스트리뷰션 계층에서 오는 통신을 집약해 인터넷에 연결하는 계층으로, 백본 계층이라고도 한다.
• 백본 스위치를 사용

경로 제어 / 트래픽 제어

경로 제어(Rounting)

• 전송 경로 중에서 최적 패킷 교환 경로를 결정하는 기능
• 경로 제어표(Routing Table)를 참조해서 이루어지며, 라우터에 의해 수행

경로 제어 프로토콜(Routing Protocol)

IGP(Interior Gateway Protocol, 내부 게이트웨이 프로토콜)

• 하나의 자율 시스템(AS) 내의 라우팅에 사용되는 프로토콜

RIP(Routing Information Protocol)

• 현재 가장 널리 사용되는 라우팅 프로토콜로 거리 벡터 라우팅 프로토콜이라고도 불리며, 최단 경로 탐색에 Bellman-Ford 알고리즘이 사용
• 최대 홉(Hop) 수를 15로 제한
• 라우팅 정보를 30초마다 네트워크 내의 모든 라우터에 알림

OSPF(Open Shortest Path First protocol)

• RIP의 단점을 해결하여 새로운 기능을 지원하는 인터넷 프로토콜로, 대규모 네트워크에서 많이 사용
• 최단 경로 탐색에 다익스트라(Dijkstra) 알고리즘을 사용
• 라우팅 정보에 변화가 생길 경우 변화된 정보만 네트워크 내의 모든 라우터에 알림

EGP(Exterior Gateway Protocol, 외부 게이트웨이 프로토콜)

• 자율 시스템(AS) 간의 라우팅, 즉 게이트웨이 간의 라우팅에 사용되는 프로토콜

BGP(Border Gateway Protocol)

• 자율 시스템(AS) 간의 라우팅 프로토콜로, EGP의 단점을 보완하기 위해 만들어짐

• 초기에 BGP 라우터들이 연결될 때에는 전체 경로 제어표(라우팅 테이블)를 교환하고, 이후에는 변화된 정보만을 교환

트래픽 제어(Traffic Control)

• 전송되는 패킷의 흐름 또는 그 양을 조절하는 기능

• 종류: 흐름 제어, 폭주 제어, 교착상태 방지

흐름 제어(Flow Control)

• 송-수신 측 사이에 전송되는 패킷의 양이나 속도를 규제하는 기능

정지-대기(Stop-and-Wait)

• 수신 측의 확인 신호(ACK)를 받은 후에 다음 패킷을 전송

슬라이딩 윈도우(Sliding Window)

• 확인 신호, 즉 수신 통지를 이용하여 송신 데이터의 양을 조절하는 방식
• 수신 측의 확인 신호를 받지 않더라도 미리 정해진 패킷의 수만큼 연속적으로 전송
• 이전에 송신한 패킷에 대한 긍정 수식 응답(ACK)이 전달된 경우 윈도우 크기는 증가하고, 부정 수신 응답(NAK)이 전달된 경우 윈도우 크기는 감소

폭주 제어(Congestion Control)

• 흐름 제어(Flow Control)가 송-수신 측 사이의 패킷 수를 제어하는 기능이라면, 폭주 제어는 네트워크 내의 패킷 수를 조절하여 네트워크의 오버플로(Overflow)를 방지하는 기능

느린 시작(Slow Start)

• 윈도우의 크기를 1, 2, 4, 8과 같이 2배씩 지수적으로 증가시켜 초기에는 느리지만 갈수록 빨라짐

• 전송 데이터의 크기가 임계 값에 도달하면 혼잡 회피 단계로 넘어감

혼잡 회피(Congestion Avoidance)

• 임계 값에 도달되면 윈도우의 크기를 1씩 선형적으로 증가시켜 혼잡을 예방