[정보처리기사] 응용 SW 기초 기술 활용 : 네트워크 기초 활용하기(1)

 

1️⃣ 네트워크 계층 구조 파악

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(1) 네트워크(Network)의 개념

 

• 원하는 정보를 원하는 수신자 또는 기기에 정확하게 전송하기 위한 기반 인프라

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(2) OSI(Open System Interconnection) 7계층

 

• 국제 표준화 기구인 ISO(International Standardization Organization)에서 개발한 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 개방형 시스템 상호 연결 모델
• 각 계층은 서로 독립적으로 구성되어 있고, 각 계층은 하위 계층의 기능을 이용하여 상위 계층에 기능을 제공함

• 계층을 지날 때마다 헤더(Header)가 붙는데, 이것은 해당 계층의 기능과 관련된 제어 정보가 포함되어 있음
• 제어 정보들은 모두 OS가 제공하는 프로토콜에 의해 송신 측에서는 계층을 지날 때마다 덧붙여서 추가되고, 수신 측에서는 계층을 지날 때마다 제거됨

< OSI 7 Layer의 특징 >

계층 이름	설명	프로토콜	전송 단위	장비
응용 계층 (Application Layer)	사용자와 네트워크 간 응용 서비스 연결, 데이터 생성	HTTP, FTP	데이터 (Data)	호스트(PC 등)
표현 계층 (Presentation Layer)	데이터 형식 설정, 부호 교환, 암•복호화, 압축	JPEG, MPEG
세션 계층 (Session Layer)	• 송수신 간의 논리적인 연결 • 연결 접속, 동기 제어	RPC, NetBIOS
전송 계층 (Transport Layer)	• 송수신 프로세스 간의 연결 • 신뢰성 있는 통신 보장 • 데이터 분할, 재조립, 흐름 제어, 오류 제어, 혼잡 제어	TCP, UDP	세그먼트 (Segment)	L4 스위치
네트워크 계층 (Network Layer)	단말기 간 데이터 전송을 위한 최적화된 경로 제공	IP, ICMP	패킷 (Packet)	라우터
데이터 링크 계층 (Data Link Layer)	• 인접 시스템 간 데이터 전송, 전송 오류 제어 • 동기화, 오류 제어, 흐름 제어, 회선 제어	HDLC, PPP	프레임 (Frame)	브리지, 스위치
물리 계층 (Physical Layer)	0과 1의 비트 정보를 회선에 보내기 위한 전기적 신호로 변환	RS-232C	비트 (Bit)	허브, 리피터

 

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(3) 통신망

 

1. 근거리 통신망(LAN, Local Area Network)

 

• 전송 거리가 짧은 학교, 연구소, 병원 등의 건물 내부에서 사용하는 통신망

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2. 무선랜 통신망(WLAN, Wireless Local Area Network)

 

• 유선 LAN과 무선 단말 사이를 무선 주파수를 이용하여 전송하는 네트워크
• IEEE 802.11은 흔히 무선랜, WIFI라고 부르는 무선 근거리 통신망을 위한 컴퓨터 무선 네트워크에 사용되는 기술로, IEEE의 LAN/MAN 표준위원회(IEEE 802)의 11번째 워킹 그룹에서 개발된 표준 기술
• 802.11i는 무선랜의 보안 기능 향상을 위한 표준 기술

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3. 원거리 통신망(WAN, Wide Area Network)

 

• 국가망 또는 각 국가의 공중통신망을 상호 접속시키는 국제정보통신망으로 설계 및 구축, 운용되는 네트워크
• 공중통신망 사업자가 구축하고, 일반 대중 가입자들에게 보편적인 정보통신 서비스를 제공함
• 거리에 제약이 없으나 다양한 경로를 지나 정보가 전달되므로 LAN보다 속도가 느리고 에러율도 높음

< WAN 연결 기술 >

연결 기술	설명
전용 회선 방식 (Dedicated Line)	• 통신 사업자가 사전에 계약을 체결한 송신자와 수신자끼리만 데이터를 교환하는 방식 • 점대점 프로토콜(PPP), HDLC, SDLC, HNAS 프로토콜에 쓰임
회선 교환 방식 (Circuit Switching)	• 물리적 전용선을 활용하여 데이터 전달 경로가 정해진 후 동일 경로로만 전달되는 방식 • 데이터를 동시에 전송할 수 있는 양을 의미하는 대역폭이 고정되고 안정적인 전송률을 확보할 수 있음 • 점대점 프로토콜(PPP), ISDN 프로토콜에 쓰임
패킷 교환 방식 (Packet Switching)	• 전체 메시지를 각 노드가 수용할 수 있는 크기(패킷)로 잘라서 보내는 방식 • X.25, 프레임 릴레이 프로토콜에 쓰임

※ 패킷(Packet) : 정보를 일정한 크기로 분할한 뒤 각각의 데이터에 송수신 주소 및 부가 정보를 입력한 데이터 전송 단위

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4. 전송매체 접속 제어(MAC, Media Access Control)

 

• 통신망 사용 시 공유 매체에 대한 다중 접근제어가 중요함

< 전송 매체 접속 제어 방식 >

구분	설명
CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, 반송파 감지 다중 접속 / 충돌 탐지)	IEEE 802.3 유선 LAN의 반이중 방식(Half Duplex)에서 사용하는 방식으로 각 단말이 신호 전송 전에 현재 채널이 사용 중인지 체크하여 사용하지 않을 때 전송하는 전송매체 전속 제어(MAC) 방식
CSMA.CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, 반송파 감지 다중 접속 / 충돌 회피)	IEEE 802.11 무선 LAN의 반이중 방식(Half Duplex)에서 사용하는 방식으로 데이터 전송 시, 매체가 비어있음을 확인한 뒤 충돌을 회피하기 위해서 임의 시간을 기다린 후 데이터를 전송하는 방식

 

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(4) 네트워크 장비

 

1. 1계층 장비

 

장비	설명
허브(Hub)	여러 대의 컴퓨터를 연결하여 네트워크로 보내거나, 하나의 네트워크로 수신된 정보를 여러 대의 컴퓨터로 송신하기 위한 장비
리피터 (Repeater)	디지털 신호를 증폭시켜 주는 역할을 하여 신호가 약해지지 않고 컴퓨터로 수신되도록 하는 장비

 

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2. 2계층 장비

 

장비	설명
브리지(Bridge)	• 2개의 LAN을 서로 연결해 주는 통신망 연결 장치 • 리피터처럼 단순 신호 증폭뿐만 아니라 네트워크 분할을 통해 트랙픽을 감소시키는 역할 수행
L2 스위치(Switch)	• 느린 전송 속도의 브리지, 허브의 단점을 개선하기 위해서, 출발지에서 들어온 프레임을 목적지 MAC 주소 기반으로 빠르게 전송시키는 데이터 링크 계층의 통신 장치 • L2 스위치의 종류  - Store and Forwarding : 데이터를 전부 받은 후 다음 처리를 하는 방식  - Cut Through : 데이터의 목적지 주소만 확인 후 바로 전송 처리하는 방식  - Fragment Free : 프레임의 앞 64바이트만을 읽어 에러를 처리하고 목적지 포트로 전송하는 방식 • L2, L3, L4 스위치는 OSI 중 어떤 계층에서 수행되는가에 따라 구분
NIC(Network Interface Card)	• 외부 네트워크와 접속하여 가장 빠른 속도로 데이터를 주고받을 수 있게 컴퓨터 내에 설치되는 장치 • 이더넷 카드(LAN 카드) 또는 네트워크 어댑터라고 함
스위칭 허브 (Switching Hub)	• 스위치 기능을 가진 허브 • 사용되는 대부분의 허브가 스위칭 허브

 

< 스위치 장비의 주요 기술 요소 >

기술요소	설명
VLAN (Virtual Local Area Network)	물리적 배치와 상관없이 논리적으로 LAN을 구성하여 Broadcast Domain을 구분할 수 있게 해주는 기술로 접속된 장비들의 성능 향상 및 보안성 증대 효과가 있음
STP (Spanning Tree Protocol)	2개 이상의 스위치가 여러 경로로 연결될 때, 무한 루프 현상을 막기 위해서 우선순위 따라 1개의 경로로만 통신하도록 하는 프로토콜

 

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3. 3계층 장비

 

장비	설명
라우터 (Router)	• LAN과 LAN을 연결하거나 LAN과 WAN을 연결하기 위한 인터넷 네트워킹 장비 • 패킷의 위치를 추출하여, 그 위치에 대한 최적의 경로를 지정하며, 이 경로를 따라 데이터 패킷을 다음 장치로 전송시키는 장비 • 라우팅 프로토콜은 경로 설정을 하여 원하는 목적지까지 지정된 데이터가 안전하게 전달되도록 함
게이트웨이 (Gateway)	• 프로토콜을 서로 다른 통신망에 접속할 수 있게 해주는 장치 • 현재 위치한 네트워크에서 다른 네트워크에 데이터를 보내거나 다른 네트워크로부터 데이터를 받아들이는 출입구 역할
L3 스위치 (L3 Switch)	• 3계층에서 네트워크 단위들을 연결하는 통신 장비 • IP 레이어에서의 스위칭을 수행하여 외부로 전송 • 라우터처럼 최적 경로를 설정해서 데이터 패킷을 전송하므로 라우터와의 경계가 모호
유무선 인터넷 공유기	외부로부터 들어오는 인터넷 라인을 연결하여 유선으로 여러 대의 기계를 연결하거나 무선 신호로 송출하면서 여러 대의 컴퓨터가 하나의 인터넷 라인을 공유할 수 있도록 하는 네트워크 장비
망(백본) 스위칭 허브	• 광역 네트워크를 커버하는 스위칭 허브 • 예 : 경남권 스위칭, 부산권 스위칭 등 대단위 지역을 커버함

 

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4. 4계층 장비

 

장비	설명
L4 스위치 (L4 Switch)	• 4계층에서 네트워크 단위들을 연결하는 통신 장비 • TCP/UDP 등 스위칭 수행 • 서버나 네트워크의 트래픽을 로드 밸런싱(Load Balancing)하는 스위치 • 4계층 정보인 TCP/UDP 포트 번호를 분석하여 포워딩을 결정하고 QoS와 GLB / SLB 기능을 제공하는 스위치

※ 로드 밸런싱(Load Balancing) : 네트워크 또는 서버에 가해지는 부하(Load)를 분산시켜 처리해주는 기법

※ QoS(Quality if Service) : 네트워크상에 흐르는 데이터의 중요도를 분류하여 우선순위를 정하여, 데이터 전송에 특정 수준의 성능을 보장하기 위한 기술

※ SLB(Server Load Balancing) : 서버의 부하를 분산시켜 주는 기법

※ GLB(Gateway Load Balancing) : 게이트웨이의 부하를 분산시켜 주는 기법