[정보처리기사] 네트워크

네트워크 기본

• 네트워크
  • 개념
    • 2대 이상의 컴퓨터들을 연결하고 서로 통신할 수 있는 환경
  • 거리 기반 네트워크
    • PAN
    • LAN
    • MAN
    • WAN
• 네트워크 토폴리지
  • 개념
    • 네트워크를 어떻게 구성할 것인지, 어떻게 그릴것인지에 대한것.
  • 계층형
    • 장점
      • 네트워크 관리가 쉽고, 새로운 장치를 추가하기 쉬움
      • 네트워크의 신뢰도가 높다
    • 단점
      • 트래픽 집중에 따른 속도 저하현상이 발생하기 쉽다
      • 상위 노드 고장 시 상위 네트워크와의 통신이 불가능
  • 버스형
    • 장점
      • 설치비용이 적고, 신뢰성 우수
      • 구조가 간단하고, 새로운 노드 추가가 쉽다
    • 단점
      • 네트워크 병목현상 발생이 쉽다
      • 장애 발생 시 전체 네트워크 마비
  • 성형
    • 장점
      • 고속 네트워크에 적합
      • 노드 추가가 쉽다
      • 개별 링크 장애 시에도 네트워크에 영향이 없다
    • 단점
      • 중앙 노트 장애 시 전체 네트워크 불통
      • 노드 증가에 따라 네트워크의 복잡도 증가
  • 링형
    • 장점
      • 저렴한 네트워크 구성이 가능함
      • 충돌 현상이 발생하지 않음
    • 단점
      • 네트워크의 구성을 변경하기 힘듦
      • 링크 장애 시 전체 네트워크 불통
  • 망형
    • 장점
      • 완벽하게 이중화되어 있으므로 장애에 강함
      • 많은 양의 데이터 처리에도 문제없다
    • 단점
      • 구축과 운영비용이 고가
      • 장애 발생 시 고장 지점을 찾기가 쉽지 않다.
• 데이터 전송
  • 방향에 따른 구분
    • 단방향 통신: 일방적 전송 (라디오, TV)
    • 반이중 통신: 동시 전송은 불가능 하지만 서로 데이터 전송 가능 (무전기)
    • 전이중 통신: 서로 언제나 필요한 데이터 동시 송수신 가능 (전화)
  • 동기/비동기 전송 비교
    • 통신 속도: 동기식 > 비동기식
    • 회로 복잡도: 동기식 > 비동기식
    • 비용: 동기식 > 비동기식

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근거리 통신망(LAN)

• Lan
  • 개념
    • 여러 대의 컴퓨터와 주변장치 등이 통신 네트워크를 구성하여 통신하는 망
    • 근거리 통신망
  • 구성요소
    • NIC(Network Interface Card)
      • LAN CARD라고 불림
      • 컴퓨터를 전송매체에 연결해주는 장치
    • 리피터(Repeater)
      • 거리가 길어질수록 감쇄되는 신호를 재생시키는 증폭기
    • 허브(Hub)
      • 네트워크 케이블 집중 장치
    • 브리지(Bridge)
      • LAN과 LAN을 연결하여 신호를 교환해주는 역할
    • 라우터(Router)
      • 다른 망을 연결하기 위한 장치
      • 원거리의 연결 가능
      • 라우팅 테이블을 만들어서 데이터 이동
    • 게이트웨이(Gateway)
      • 다른 종류의 통신망 사이에 메시지를 전달할 수 있도록 해주는 장치
      • OSI의 전계층에서 모두 사용됨
  • LAN의 전송방식
    • 베이스 밴드
      • 컴퓨터나 통신장치의 디지털 신호를 변조하지 않고 전송로를 이용하여 그대로 전송하는 방식
      • 근거리
    • 브로드 밴드
      • 디지털 데이터를 모뎀을 이용하여 아날로그 데이터로 조합하여 전송하는 방식
      • 원거리
  • LAN의 프로토콜
    • LLC(Logical Link Control)
      • OSI 2계층 데이터 링크 계층 기능 담당
      • 인접한 노드 간에 신뢰성 있는 정보를 전달
      • 흐름제어, 오류처리 등
    • MAC(Medium Access Control)
      • 물리적 전송 선로의 특징과 매체 간 연결 방식 제어
      • 어떻게 연결 되어 있는지
      • CSMA/CD, 토큰 링, 토큰 버스
  • LAN의 표준 802.X 시리즈
    • 802.1: 전체의 구성
    • 802.2: LLC(논리링크제어)
    • 802.3: CSMA/CD, 유선
      • CSMA/CD
        • 개념
          • IEEE 802.3 이더넷 LAN에서 사용되는 매체접근방식
          • 유선 네트워크에서 충돌을 확인할 수 있는 방식
        • 용어의 의미
          • CS(Carrier Sense)
            • 채널 사용 전 다른 이용자가 있는지 확인하는 방식
          • MA(Multiple Access)
            • 누구든 동시에 접근할 수 있는 방식
          • CD(Collision Detection)
            • 충돌을 검사하여 제어하는 통신 방식
    • 802.4: 토큰 버스
      • 버스형 LAN에서 사용하는 방식으로, 토큰이 논리적으로 형성된 링을 따라 각 노드들을 차례로 옮겨 다니는 방식
    • 802..5: 토큰 링
      • 개념
        • 링형 LAN에서 사용하는 방식으로 물리적으로 연결된 링을 따라 순환하는 토큰을 이용하여 송신 권리를 제어
      • 토큰 상태
        • 프리 토큰
          • 회선을 사용할 수 있는 상태
        • 비지 토큰
          • 회선이 데이터 전송에 사용 중인 상태
    • 802.11: 무선 LAN, CSMA/CA (무선)
      • CSMA/CA
        • 개념
          • IEEE 802.11 무선 LAN에서 사용되는 매체접근방식
          • 무선 네트워크에서 충돌을 감지하기 힘들기 때문에 CSMA/CD대신 사용
          • CSMA 방식에 충돌 회피 기능 추가
          • 다른 컴퓨터가 네트워크를 사용 중인지 판단하여 사용 중이라면 일정시간 동안 대기
        • 용어의 의미
          • CS(Carrier Sense)
            • 채널 사용 전 다른 이용자가 있는지 확인하는 방식
          • MA(Multiple Access)
            • 누구든 동시에 접근할 수 있는 방식
          • CA(Collision Avoidance)
            • 충돌을 검사하여 회피하는 통신 방식
    • 802.15: 블루투스

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데이터 교환 방식과 다중화

• 데이터 교환 방식
  • 회선망의 종류
    • 전용회선
      • 통신회선이 항상 고정되어 있는 방식
    • 교환회선
      • 교환기에 의해 송/수신 상호 간 연결되는 방식
      • 우리가 사용하는 방식
  • 데이터 교환 방식
    • 회선 교환: 두 지점을 교환기를 이용하여 물리적으로 접속시키는 방식
    • 축적 후 교환
      • 패킷 교환
        • 데이터그램 방식: 각각의 패킷을 순서에 무관하게 독립적으로 전송
        • 가상회선 방식: 패킷을 전송하기 전에 논리적인 연결을 먼저 수행한다.
      • 메시지 교환: 부재중 통신이 가능하고, 비 실시간 전송에 적합
• 다중화(Multiplexing)
  • 다중화 개념
    • 하나의 통신 회선을 여러 가입자들이 동시에 사용하도록 하는 기능
  • 다중화기 개념
    • 여러 개의 터미널 신호를 하나의 통신 회선을 통해 전송할 수 있도록 하는 장치
  • 다중화기 종류
    • 주파수 분할 다중화기(FDM)
      • 하나의 물리적 통신 채널을 여러 주파수 채널로 나누어 사용하는 다중화 방식
      • 각 채널 간의 완충 지역으로 Guard Band를 주어야 하므로 대역폭의 낭비가 발생
    • 시분할 다중화기(TDM)
      • 한 전송로의 데이터 전송 시간을 일정한 시간 폭으로 나누어 차례로 분배하는 방식
      • 고속 전송이 가능하며 포인트 투 포인트 방식에 주로 이용
    • 코드 분할 다중화(CDM)
      • 고유의 코드를 이용한 다중화 방식
    • 파장 분할 다중화(WDM)
      • 여러 파장대역을 통해, 동시에 전송하는 광 다중화 방식
    • 공간 분할 다중화(SDM)
      • 시간(TDM) 또는 주파수(FDM)가 아닌 공간 차원(SDM)에서 다중화 하는 기술
  • 역다중화기와 집중화기
    • 역다중화기
      • 하나의 고속회선으로부터 데이터를 받아 여러 개의 저속회선으로 쪼개어 전송
    • 집중화기
      • 여러 개의 저속회선으로부터 전송된 데이터를 버퍼에 축적한 후 이를 모아서 고속회선으로 전송하는 것

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인터넷

• 인터넷
  • 개념
    • TCP/IP 프로토콜을 기반으로 하여 전 세계 수많은 컴퓨터와 네트워크들이 연결된 광범위한 컴퓨터 통신망
  • IP 주소 클래스
    • A Class: 0~127, 0
    • B Class: 128 ~ 191, 10
    • C Class: 192 ~ 223, 110
    • D Class: 224 ~239, 1110
    • E Class: 240 ~ 255, 1111
• IPv6
  • 개념
    • IPv4의 주소 고갈 문제를 해결하기 위하여 기존의 IPv4주소 체계를 128비트 크기로 확장한 차세대 인터넷 프로토콜 주소
  • IPv6 주소분류
    • 유니캐스트
    • 멀티캐스트
    • 애니캐스트
  • IPv4 주소분류
    • 유니캐스트
    • 멀티캐스트
    • 브로드캐스트
  • IPv4/IPv6 전환기술
    • 듀얼 스택: 둘다 사용
    • 터널링: 감싸서 보낸다
    • 주소 변환: 변환
• IP 기타 기술
  • NAT(Network Address Translation)
    • 개념
      • 외부에서 알려진 공인 IP 주소와 사설 IP 주소를 합쳐서 사용하는 내부 네트워크에서 IP 주소를 변환
  • 주소 할당 방식에 따른 NAT 종류
    • Static NAT
      • 공인 IP주소와 사설 IP주소가 1:1 매칭되는 방식
    • Dynamic NAT
      • 여러 개의 공인 IP 주소 대비 사설 IP 개수가 많을 경우 사용하는 방식
    • PAT(Port Address Translation)
      • 공인 IP 주소 1개에 사설 IP 주소 여러 개가 매칭되는 방식
  • DNS(Domain Name System)
    • 개념
      • Domain Name을 IP Address로 바꾸어 주거나, 그 반대의 작업을 처리하는 시스템
  • QOS(Quality Of Service)
    • 개념
      • 한정된 네트워크 자원 내에서 특정 트래픽이 일정수준의 성능, 속도를 보장받는 네트워크 기술

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프로토콜

• 프로토콜
  • 개념
    • 컴퓨터나 통신장비들 사이에서 원활한 데이터 교환을 수행하기 위해 표준화한 통신 규약
  • 통신 프로토콜의 기본요소
    • 구문
    • 의미
    • 타이밍
• 흐름제어와 오류제어
  • 흐름제어
    • 개념
      • 수신측의 처리 능력에 따라 송신측에서 송신하는 데이터의 전송량이나 전송 속도를 조절하는 기능
    • 흐름제어 종류
      • Stop and Wait 방식, Sliding Window 방식
    • 피기배킹
      • 양방향으로 동시에 정보 프레임과 응답 프레임을 교차하여 전송하는 경우
  • 오류제어
    • 개념
      • 전송 중에 발생하는 오류를 검출하고 정정하여 데이터나 제어 정보의 파손에 대비하는 기능
    • 오류제어 종류
      • Stop and Wait 방식, Go Back N 방식, Selective Repeat, Adaptive ARQ 방식
  • 전송 오류 제어 방식
    • 전진 오류 수정(FEC, Forward Error Correction)
      • 개념
        • 재전송 요구 없이 수신 측에서 스스로 오류 검출 및 수정하는 방식
      • 전진 오류 수정 종류
        • 해밍 코드, 상승 코드 방식
    • 후진 오류 수정(BEC, Bacward Error Correction)
      • 개념
        • 송신 측에 재전송을 요구하는 방식
      • 후진 오류 수정 종류
        • 패리티 검사, CRC, 블록 합 방식으로 오류를 검출
        • 오류 제어는 ARQ에 의해 이루어진다.
  • 패리티 검사
    • 데이터 한 블록 끝에 1비트의 검사 비트인 패리티 비트를 추가하여 전송 에러를 검출
  • 체크섬
    • 간단하게 에러검출을 하는 방법
  • 해밍코드
    • 수신측에서 직접 자기 정정 부호의 하나로 오류를 검출하고 수정까지 함
  • 상승코드
    • 순차적 디코딩과 한계값 디코딩을 사용하여 오류수정

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OSI 7계층

• OSI 7계층
  1. 물리계층
     • 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송
     • 장비: 통신 케이블, 랜카드, 리피터, 허브
  2. 데이터링크 계층
     • 포인트 투 포인트 간 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위한 계층
     • 장비: 스위치, 브리지
  3. 네트워크 계층
     • 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅)
     • 장비: 라우터, L3라우터
  4. 전송 계층
     • 양 종단 간의 신뢰성있는 데이터를 주고받을 수 있도록 해준다.
     • TCP, UDP 프로토콜이 있는 계층
  5. 세션 계층
     • 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공
  6. 표현 계층
     • 데이터 표현이 상이한 응용 프로세스의 독립성을 제공하고, 암호화한다
  7. 응용 계층
     • 데이터의 최종 목적지로서 HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP, Telnet 등과 같은 프로토콜
     • 브라우저나, 메일 프로그램은 프로토콜을 보다 쉽게 사용하게 해주는 응용프로그램이다.
• 백본
  • 백본 네트워크
    • 기간망으로 불리는 대규모 패킷 통과망
  • 백본 스위치
    • 네트워크 중심에 위치하며 모든 패킷이 지나가는 역할
• 스위치 종류
  • L2 스위치
    • 데이터 링크 계층에서 운용되는 스위치
    • MAC 주소를 기반으로 스위칭
    • 집선 장치
  • L3 스위치
    • 인터넷 계층에서 운용되는 스위치
    • 라우팅 기능이 탑재
  • L4 스위치
    • 전송 계층에서 운용되는 스위치
    • 서버나 네트워크의 트래픽을 로드 밸런싱
  • L7 스위치
    • 응용 계층까지 운용되는 스위치
    • 응용 계층 패킷까지 분석하여 보안 장비에 주로 사용

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TCP/IP 4계층

• TCP/IP
  1. 네트워크 엑세스 계층
     • Ethernet
     • X.25
     • RS-232C
  2. 인터넷 계층
     • IP
     • ICMP
     • IGMP
     • ARP
     • RARP
  3. 전송 계층
     • TCP
     • UDP
  4. 응용 계층
     • TCP
       • HTTP(80)
       • FTP (21)
       • SSH (22)
       • TELNET (23)
       • SMTP (25)
     • UDP
       • DNS (53)
       • SNMP (161, 162)
       • DHCP (67)

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라우팅 프로토콜

• 라우팅 프로토콜
  • 라우터
    • 경로설정과 스위칭을 하는 장비
    • 데이터 패킷이 목적지까지 이동할 때 최적의 경로를 판단하는 장비
  • 라우팅 프로토콜
    • 개념
      • 패킷이 목적지까지 가는 방법을 결정해주는 프로토콜
    • 종류
      • Static Routing
      • Dynamic Routing
        • IGP(내부)
          • DIstance Vector(거리 백터)
            • RIP
              • 최대 15홉. 소규모망에 적합
          • Link-State Vector(링크 상태 백터)
            • OSPF
              • 최적 경로 선택을 위해 홉수, 대역폭, 지연시간 등을 고려
        • EGP(외부)
          • BGP
            • RIP나 OSPF 등의 라우팅 방식에 비해 규모가 큰 망을 지원