3. 응용 SW 기초 기술 활용 : 네트워크

강재훈·2026년 4월 1일
실기정보처리기사

정보처리기사 실기

목록 보기
6/9

Chapter 2 : 네트워크

🍀 Section 1 | 네트워크 기초 활용

1. 네트워크 계층 구조

1) 네트워크

  • 원하는 정보를 원하는 수신자 또는 기기에 정확하게 전송하기 위한 기반 인프라를 말한다.

💡 프로토콜

  • 네트워크를 사용하여 정보를 전달할 때 약속한 규칙

2) 거리에 따른 네트워크 분류

네트워크 종류네트워크 속성설명
LAN (Local Area Network)근거리 통신망‧ 한 건물 또는 작은 지역을 커버하는 네트워크
WAN (Wide Area Network)장거리 통신망‧ 국가, 대륙과 같이 광범위한 지역을 연결하는 네트워크
‧ 거리에 제약이 없고 라우팅 알고리즘이 필요함
‧ 다양한 경로를 지나 정보가 전달됨
‧ LAN보다 속도가 느리고 에러율도 높음


2. OSI (Open System Interconnection) 7계층

  • 국제 표준화 기구인 ISO(International Standardization Organization) 에서 개발한 네트워크 계층 표현 모델
  • 각 계층은 서로 독립적으로 구성됨
  • 하위 계층의 기능을 이용하여 상위 계층의 기능을 제공한다.
  • 1계층인 물리계층부터 7계층인 애플리켕션 계층으로 정의되어 있다.

물데네전세표응

계층 순서이름설명주요 장비 및 기술
하위 계층1물리 계층 (Physical)실제 장비들을 연결하기 위한 연결 장치허브, 리피터
2데이터링크 계층 (DataLink)오류와 흐름을 제거하여 신뢰성 있는 데이터 전송브리지, 스위치
3네트워크 계층 (Network)다수의 중개 시스템 중 올바른 경로를 선택하도록 지원라우터
4전송 계층 (Transport)송신과 수신 프로세스 간의 연결TCP/IP, UDP
상위 계층5세션 계층 (Session)송신과 수신 간의 논리적 연결호스트 (PC 등)
6표현 계층 (Presentation)코드 문자 등을 번역하여 일관되게 전송하고 압축, 해제, 보안 기능 담당호스트 (PC 등)
7응용 계층 (Application)사용자 친화 환경 제공 (이메일, 웹 등)호스트 (PC 등)


3. 네트워크 주요 장비

1) 허브

  • 여러 대의 컴퓨터를 연결하여 네트워크로 보내거나,
  • 하나의 네트워크로 수신된 정보를 여러 대의 컴퓨터로 송신하기 위한 장비
  • 수신한 프레임을 수신 포트를 제외한 모든 포트로 전송한다.

💡 허브의 종류

  • 더미 허브
    • 데이터를 단순히 연결한 성형 구조로 구성되어 있는 허브
  • 스위치 허브
    • 스위치 기능을 가진 허브
    • 데이터의 유무 및 흐름을 제어하는 지능형 허브
    • 요즘 사용되는 대부분의 허브

💡 성형 구조

  • 스타형 구조(Star Topology)라고도 불린다. (성 = 별)
  • 중앙 장치(허브)를 중심으로 각 노드가 연결되어 있음

2) 리피터

  • 감쇠된 전송 신호를 새롭게 재생하여 다시 전달하는 재생 중계 장치
  • 허브 등으로 연결하여 통신하는 경우, 감쇠된 디지털 신호를 증폭시켜 주는 역할을 한다.
  • 신호가 약해지지 않고 컴퓨터로 수신되도록 한다.

3) 브리지와 스위치

  • 브리지와 스위치는 두 시스템을 연결하는 네트워크 장치이다. (성격은 반대)
  • 두 개의 LAN을 연결하여 훨씬 더 큰 LAN을 만들어 준다.
브리지스위치
소프트웨어 방식하드웨어 방식
저속고속
포트들이 동일한 속도로 전송포트들이 다른 속도로 전송
2~3개 포트수백 개 이상의 포트
목적지 주소를 기준으로 1:1 연결목적지 주소 기준으로 1:N 연결
Store and Forwarding 방식만 사용Cut Through 또는 Fragment Free 방식 사용


프레임 전송 방식

프레임 전송 방식설명
Store and Forwarding‧ 프레임 전체를 다 받은 후 에러 검사 및 전송
Cut Through‧ 목적지 MAC 주소만 확인 후 바로 전송 시작
‧ 에러 검출 없음
Fragment Free‧ 처음 64바이트만 에러 검사 후 전송
‧ Cut Through 기반
‧ Store and Forwarding 방식의 에러 검사


프레임 구조 : [목적지 MAC][출발지 MAC][데이터][에러검사]


4) 라우터

  • 서로 다른 구조의 망을 연결하는 연동 장비
  • 라우팅 프로토콜은 경로를 설정하여 원하는 목적지까지 지정된 데이터가 안전하게 전달되도록 한다.

5) 게이트웨이

  • 프로토콜을 서로 다른 통신망에 접속할 수 있게 해주는 장치
  • 프로토콜을 다른 종류의 네트워크 등을 상호 접속하게 해주는 장치

6) NIC (Network Interface Card)

  • 외부 네트워크와 접속하여 가장 빠른 속도로 데이터를 주고받을 수 있게하는 장치이다.
  • 컴퓨터 내에 설치된다.



🚀 예상문제

1) 다음 보기에서 설명하는 네트워크 장비를 쓰시오.

소프트웨어적인 방법을 통해 프레임(데이터)을 목적지 주소를 기준으로 1:1로 연결하여 전송

  • 답 : 브리지

**2) OSI 7계층은 크게 상위 계층과 하위 계층으로 나눌 수 있는데 다음 보기에 있는 OSI 7계층 중 하위 계층으로 올바르지 않은 것을 모두 골라 쓰시오.

ㄱ. 세션 계층
ㄴ. 네트워크 계층
ㄷ. 물리 계층
ㄹ. 전송 계층

  • 답 : ㄱ

🍀 Section 2 | 네트워크 프로토콜 파악

1. 네트워크 프로토콜

1) 네트워크 프로토콜 개념

  • 컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고받는 양식과 규칙의 체계
  • 통신 규약 또는 규칙에는
    • 전달/통신/오류 검증 방식, 자료의 형식, 코드 변환 규칙, 전송 속도 등이 있다.
  • 다른 기종의 장비는 각기 다른 통신 규약을 사용하는데, 프로토콜을 사용하면 다른 기기 간 정보의 전달을 표준화할 수 있다.

💡 프로토콜의 기본 요소

  • 구문(Syntax)
  • 의미(Semantics)
  • 시간(Timing)


1-1) 네트워크 프로토콜의 종류

네트워크 프로토콜설명
HTTP‧ 웹(인터넷) 상에서 데이터를 주고받을 수 있는 프로토콜
FTP‧ 네트워크를 통해 컴퓨터들 간의 파일을 교환하기 위한 프로토콜
‧ Anonymous FTP는 익명성을 보장함
Telnet‧ 원격 통신에 이용되는 프로토콜 중 하나
‧ 데이터의 전송 시에 암호화 작업이 존재하지 않아 보안성이 낮은 프로토콜
‧ 포트번호 : 23
SSH‧ 원격 통신에 이용되는 프로토콜 중 하나
‧ 데이터의 전송 시에 암호화 작업이 존재하여 보안성이 높은 프로토콜
‧ 포트번호 : 22
rlogin‧ UNIX와 같은 시스템의 같은 네트워크 상에서 사용되는 원격 통신 프로토콜
‧ 포트 번호 : 513
SOAP‧ HTTP, HTTPS 등을 통해 XML 기반의 데이터를 컴퓨터 네트워크 상에서 교환하는 프로토콜
TCP‧ 데이터를 주고받는 과정에서 데이터를 검수하는 작업을 통해 서로 확인하는 과정을 거침
‧ 데이터 누락 등을 확인할 수 있는 신뢰성 있는 데이터 전송 프로토콜
UDP‧ 데이터를 주고받는 과정에서 확인하는 과정을 거치지 않아 신뢰성이 떨어지는 프로토콜
‧ 확인하는 과정이 없기 때문에 TCP보다 데이터 전송이 빠름
DHCP‧ 각종 TCP/IP 프로토콜 및 IP 주도 등을 자동적으로 클라이언트가 제공 및 사용할 수 있도록 해주는 프로토콜
‧ 유동 IP 설정
ARP‧ Address Resolution Protocol
‧ IP(논리적 주소)에 대응되는 이더넷 카드의 MAC(물리적 주소)을 검색하여 변환해주는 프로토콜
RARP‧ ARP와 다르게 MAC(물리적 주소)을 IP(논리적 주소)로 변환해주는 프로토콜
SMTP‧ 전자우편 송신 프로토콜
POP3‧ 전자우편 수신 프로토콜


1-2) 네트워크 프로토콜의 특징

특징설명
단편화전송이 가능한 작은 블록으로 나누어지는 것
재조립단편화 된 조각들을 원래 데이터로 복원하는 것
캡슐화상위 계층의 데이터에 각종 정보를 추가하여 하위 계층으로 보내는 것
연결 제어데이터의 전송량이나 속도를 제어하는 것
오류 제어전송 중 잃어버리는 데이터나 오류가 발생한 데이터를 검증하는 것
동기화송신과 수신측의 시점을 맞추는 것
다중화하나의 통신 회선에 여러 기기들이 접속할 수 있는 것
주소 지정송신과 수신지의 주소를 부여하여 정확한 데이터 전송을 보장하는 것


2) IP(Internet Protocol) 주소

  • 전 세계 컴퓨터에 부여되는 유일한 식별자

  • IP는 각 나라의 공인 기관에서 할당하고 관리한다.

    • 한국 : 한국인터넷진흥원(KR-NIC)

    💡 IPv4

    • 인터넷 초기부터 현재까지 쓰고있는 주소 체계
    • 000.000.000.000과 같이 12자리로 표시하고 약 43억 개를 부여할 수 있다.
    • 최근에는 디바이스의 증가로 IPv4가 가진 주소의 양이 부족할 수 있어 *IPv6를 공표하였다.

  • 2018년부터 현재까지 IPv4와 IPv6가 공존하면서 두 개의 주소 체계를 변환하여 사용하고 있다.

  • 이를 담당하는 것을 NAT(Network Address Translator)이라고 한다.


2-1) IPv4와 IPv6의 비교

구분IPv4IPv6
주소 길이32bit128bit
표시 방법8비트씩 4부분(10진수)16비트씩 8부분(16진수)
000.000.000.0000000:0000:0000:0000
주소 개수약 43억 개약 43억 × 43억 × 43억 × 43억 개
주소 할당A, B, C 등 클래스 단위의 비순차적 할당네트워크 규모 및 단말기 수에 따른 순차적 할당
품질 제어지원 수단 없음등급별, 서비스별로 패킷 구분
보안 기능IPsec 프로토콜 별도 설치확장 기능에서 기본으로 제공
헤더 크기가변고정
pnp지원 수단 없음지원
웹 캐스팅곤란용이
전송 방식멀티캐스트, 브로드 캐스트, 유니캐스트멀티캐스트, 애니케스트, 유니캐스트


2-2) 네트워크 클래스

  • 네트워크 단말의 증가로 가용 가능한 IPv4의 주소가 부족해짐
  • 이에 사용 목적에 따라 IP 대역대를 나누어 각 규모에 따라 관리하기 쉽게 표현한 것
클래스IP 주소의 첫 번째 옥텟사용 목적IP 주소 첫 번째 바이트 범위
A0xxx xxxx대형 기관(대륙 간)0 ~ 127
B10xx xxxx중형 기관(국가 간)128 ~ 191
C110x xxxx소형 기관(기업 간)192 ~ 223
D1110 xxxx그룹 통신, 멀티캐스트용224 ~ 239
E1111 xxxx연구, 실험용240 ~ 254

💡 옥텟

  • IP 주소(32비트)를 8비트씩 나눈 단위
  • IPv4 주소는 4개의 옥텟으로 나뉘고, 각 옥텟은 다음과 같은 값을 가진다.
    • 2진수 : 00000000 ~ 11111111
    • 10진수 : 0 ~ 255
  • 192.168.1.1 : 4개의 옥텟으로 구성된 IP 주소
  • 맨 왼쪽 옥텟
    • 첫 번째 옥텟
    • IP 클래스를 결정하는데 사용한다.
    • 네트워크 ID의 일부로 사용되어 네트워크를 식별
  • 맨 오른쪽 옥텟
    • 마지막 옥텟
    • 호스트 ID의 일부로 사용
    • 네트워크 내 특정 장치(호스트)를 식별


2-3) 서브넷 마스크

  • IP 주소는 네트워크 주소와 호스트 주소로 구성된다.
  • 서브넷 마스크는 이 둘을 구분하는 역할을 한다.
클래스디폴트 서브넷 마스크
A255.0.0.0
B255.255.0.0
C255.255.255.0

2. TCP/IP 프로토콜

1) TCP/IP 프로토콜 개념

💡 TCP/IP ?

다음 아래를 통칭한다.

  • TCP(Transmission Control Protocol)
  • IP(Internet Protocol)
  • UDP(User Diagram Protocol)
  • ICMP(Internet Control Protocol)
  • ARP(Address Resolution Protocol)
  • RARP(Reverse ARP)



2) TCP와 UDP의 차이점

  • 데이터 전송의 신뢰성
    • TCP
      • 수신측의 수신 가능 상태와 수신 여부 등을 단계별로 체크해가며 데이터 전송
    • UDP
      • 망으로 데이터를 송신할 뿐, 확인 작업을 수행하지 않는다.


2-1) TCP(Transmission Control Protocol)

  • 전송 제어 프로토콜
  • CRC 체크와 재전송 기능을 통해 신뢰성 있는 전송을 확보한다.
  • Flow Control 기능을 수행하여 단계별 데이터 전송 상황을 체크한다.
  • 논리적인 1:1 가상 회선을 지원하여 해당 결로로만 데이터가 전달되도록 한다.
  • 대표 서비스 : FTP, Telnet, Http, SMTP, POP, IMAP 등


2-2) UDP(User Datagram Protocol)

  • 연결되어 있으면 데이터를 송신할 수 있지만, 수신측 수신 여부는 확인하기 어렵다.
  • Flow Control, Error Control을 하지 않아 신뢰성 있는 데이터 전송에는 부적합하다.
  • 하나의 송신 정보를 다수의 인원이 수신해야 할 경우세 사용한다.
  • 대표 서비스 : SNMP, DNS, TFTP, NFS, NETBIOS, 인터넷 게임/방송/증권 등

🚀 예상문제

1) 다음 보기의 설명 중 OSI 7계층 정의에 맞는 계층을 쓰시오.

논리적 주소(IP)를 이용하여 최적의 경로를 선택하며, 데이터가 전송될 수신측 주소를 확인하여 일치하면 다음 계층으로 전송한다.

  • 답 : 네트워크 계층

2) IP 주소를 사용 목적에 따라 나누어 각 규모에 따라 관리하기 쉽게 표현한 것을 네트워크 클래스라고 하는데, 그 중 사용 목적이 연구 또는 실험용으로 쓰이는 네트워크 클래스는 무엇인지 쓰시오.

  • 답 : E 클래스


🍀 Section 3 | 네트워크 핵심 알고리즘

1. 패킷 스위칭(패킷 교환)

💡 Packet Switching

  • 컴퓨터 네트워크 통신 방식 중 하나
  • 작은 블록의 패킷으로 데이터를 전송
  • 데이터를 전송하는 동안만 네트워크 자원을 사용하도록 하는 방법

💡 Packet

  • 정보 전달의 단위
  • 여러 통신 지점(Node)을 연결하는 데이터 연결 상의 모든 노드들 사이에 개별적으로 경로가 제어된다.
  • 이 방식은 회선 교환 방식과는 달리 짤막한 데이터 트래픽에 적합하다.

💡 회선 교환 방식

  • 통신 기간 동안 독점적인 사용을 위해 두 통신 노드 사이를 연결함

1) X.25

  • 패킷이라고 불리는 데이터 블록을 사용하여 대용량의 데이터를 다수의 패킷으로 분리하여 송신
  • 수신측에서는 다수의 패킷을 결합하여 원래의 데이터로 복원
  • 전기 통신 국제기구인 ITU-T에서 관리 감독하는 프로토콜
  • OSI 7계층의 레이어 중 1~3계층까지 담당한다.

  • X.25는 데이터 송수신의 신뢰성을 확보하기 위해 양자 간 통신 연결을 확립해 나가는 프로세스를 거친다.
  • 초기에 에러 제어나 흐름 제어를 위한 복잡한 기능을 가지고 있었음
    • 성능 상의 오버헤드 발생
  • 현재는 프레임 릴레이, ISDN, ATM 등 고속망으로 대체되었다.


2) 프레임 릴레이

  • ISDN을 사용하기 위한 프로토콜
  • ITU-T에 의해 표준으로 작성되었고 다음과 같은 특징이 있다.
  • 망의 성능 향상을 위해 에러 제어 기능과 흐름 제어 기능을 단순화 시켰다.
  • 전용선을 사용하는 것보다 가격이 저렴하며 기술적으로는 X.25에 비해 우위에 있다.
  • X.25은 고정된 대역폭을 가짐
    • 프레임 릴레이는 사용자의 요청에 따라 유연한 대역폭을 할당한다.
  • X.25는 OSI 7계층 중 1~3 계층을 담당
    • 프레임 릴레이는 1~2 계층을 담당


3) ATM

  • Asynchronous Transfer Mode : 비동기 전송 모드
  • 광대역 전송에 쓰이는 스위칭 기법
  • 동기화를 맞추지 않아 보낼 데이터가 없는 사용자의 슬롯을 다른 사람이 사용할 수 있도록 하여 네트워크상의 효율성을 높였다.
  • ATM망은 연결형 회선이기 때문에 하나의 패킷을 보내 연결을 설정하게 되고, 이후 실데이터 전송이 이루어진다.
  • ATM은 OSI 7계층과는 다른 고유한 참조 모델을 가지고 있다.
계층설명
물리 계층‧ Physical Layer
‧ 물리적 전송 매체를 다룬다.
ATM 계층‧ 셀과 셀 전송을 담당한다.
‧ 셀의 레이아웃을 정의하고 헤더 필드가 의미하는 것을 알려준다.
‧ 가상 회선의 연결 및 해제, 혼잡 제어를 다룬다.
AAL 계층‧ ATM Adaptation Layer
‧ 패킷을 작은 조각인 셀로 전송
‧ 이후 다시 조립하여 원래 데이터로 복원하는 역할


2) 서킷 스위칭(회선 교환)

  • 패킷 스위칭과 달리 네트워크 리소스를 특정 사용층이 독점하도록 하는 것
  • 네트워크를 독점적으로 사용하기 때문에 전송이 보장(Guarantedd)된다는 특징이 있다.
  • 서킷을 확보하기 위한 작업을 진행하고 실데이터를 전송하며 서킷을 닫는 프로세스로 진행된다. 이러한 작업이 일어나는 동안 다른 기기들은 해당 경로를 사용할 수 없다.


3) 라우팅 알고리즘

  • 목적지까지의 최적 경로를 산출하기 위한 법칙
  • 데이터는 송신측으로부터 수신측까지 데이터를 전달하는 과정에서 다양한 물리적인 장치들을 거쳐간다.

1) 거리 벡터 알고리즘

  • Distance Vector Algorithm
  • 라우터와 라우터 간의 최단 경로 스패닝 트리를 찾는다.
  • 그 최적 경로를 이용할 수 없는 경우 다른 경로를 찾는다.
  • 각 라우터가 업데이트 될 때마다 전체 라우팅 테이블을 보내라고 요청
  • 수신된 경로 비용 정보는 아웃 라우터에게만 보내진다.
  • 링크 상태 알고리즘보다 계산면에서 단순하다.

2) 링크 상태 알고리즘

  • 라우터와 라우터 간의 모든 정보를 파악한 뒤 대체 경로를 사전에 마련해두는 방식
  • 네트워크를 일관성 있게 파악할 수 있으나, 거리 벡터 알고리즘에 비하여 계산이 더 복잡하고 트래픽을 광범위한 범위까지 전달해야 한다.

3) 라우팅 프로토콜의 종류

프로토콜설명
RIP‧ 최초의 라우팅 프로토콜
‧ 거리 벡터 알고리즘 활용
‧ 30초 주기로 전체 라우팅 정보 갱신
‧ 변화 업데이트 시 많은 시간 소요
‧ 라우팅 루프 발생 가능
IFRP‧ RIP의 문제점 개선을 위해 시스코에서 개발
‧ 네트워크 상태를 고려하여 라우팅(대역폭, 속도 등)
OSPF‧ 링크 상태 알고리즘 사용
‧ 발생한 변경 정보에 대해 RIP보다 빠른 업데이트
‧ 토폴로지에 대한 정보가 전체 라우터에 동일하게 유지
BGP‧ 규모가 큰 네트워크의 상호 연결
‧ 대형 사업자(ISP)간의 라우팅


🚀 예상문제

1) 다음 보기 중 라우팅 프로토콜의 종류로 올바른 것만 작성하시오.

  • RIP
  • FTP
  • IGRP
  • SMTP
  • 답 : RIP, IGRP

2) 컴퓨터 네트워크 통신 방식 중 작은 블록의 단위로 데이터를 전송하며 데이터를 전송하는 동안에만 네트워크 자원을 사용하도록 하는 방법으로, 현재 가장 많은 사람들이 사용하는 통신 방법이 무엇인지 쓰시오.

  • 답 : 패킷 스위칭(패킷 교환)



💡 References

profile
강재훈
꿈을 향해 끊임없이 성장하기
이전 포스트

3. 응용 SW 기초 기술 활용 : 운영체제

다음 포스트

3. 응용 SW 기초 기술 활용 : 데이터베이스

0개의 댓글