[정처기] 네트워크

■ 정보 전송 방식

- 단방향: 한쪽 방향으로만 전송 가능 (TV, 라디오)
- 반이중: 한쪽에서 송신하면 다른 쪽에서는 수신만 가능 (무전기)
- 전이중: 동시에 송/수신 가능 (전화기)

• 스타형/성형/중앙 집중형
  • 중앙노드와 1:1 (P2P) 연결
  • 고장 발션, 유지 보수, 확장이 쉬움
  • 중앙노드의 제어장치가 통신망의 처리능력, 신뢰성 결정
• 버스형
  • 한 개의 회선에 여러 단말 장치 연결, 회선 양 끝 종단 장치 필요
  • 단말 장치 하나가 고장나도 전체 영향 없기에 신뢰성 높음
  • 설치/제거 용이, 기밀성 낮고 통신 회선의 제한 있음
• 링/루프/원/환형
  • 인접한 단말기를 서로 연결 
  • 양방향 전송 가능
  • 통신망 하나가 고장 시 전체 통신망 마비
  • 단말 장치 추가/제거, 기밀보호 어려움
• 트리/계층/분산형
  • 나뭇가지 모양으로 계층적 연결
  • 분산처리 시스템 구성 방식
  • 확장이 많으면 트래픽 (통신량)이 과중됨
• 망/매쉬/그물/완전형
  • 모든 지점의 단말기를 서로 연결
  • 빠른 응답 시간, 높은 연결성 
  • 통신량이 많을 경우 유리함 (공중 데이터 통신망)
  • 회선 장애 발생 시 다른 경로로 전송
  • 높은 보안성 및 안정성
  • 단말 장치 추가/제어 어려움 (낮은 확장성)

 

■ 동기 / 비동기 전송

구분	동기식	비동기식
전송 단위	데이터 블록 단위	문자 단위
동기 제어 방식	클럭 동기	Start bit, Stop bit
통신 속도	고속	저속
회로 복잡도	복잡	단순
휴지 기간	블록 간 휴지 기간 없음 → 높은 전송 효율	문자 간 휴지 기간 존재 가능 → 낮은 전송 효율
예시	데이터 통신망, 전화 교환망	편지, 이메일
전송 방식	문자 동기 방식 (SYN, STX, ETX),  비트 동기 방식	-

※ 비동기 전송 모드(ATM, Asynchronous Transfer Mode)
- 자료를 일정한 크기(Cell)로 정한 후 순서대로 전송 / 멀티미디어 서비스 적합
- Cell: 고정 길이 패킷 크기 53 Byte (페이로드 48 Byte + 헤더 5 Byte)
- 단순한 처리 방식 / 고속망 적합 / 실시간 및 비실시간 서비스 제공 가능
- 고정 비트레이트(CBR) 및 가변 비트레이트(VBR) 모두 처리 가능

 

■ IPv4 / IPv6 특징

IPv4	IPv6
10.97.135.183 (0~255 = 256개 = 8 Bit)	2544::D6::4B::13F:2C4F 0000~FFFF(각 자리를 :콜론으로 구분)
10진수 (0~9)	16진수 (0~9 + A~F)
8 Bit x 4개 = 32 Bit	16 Bit x 8개 = 128 Bit
유니, 멀티, 브로드 캐스트	유니, 멀티, 애니 캐스트

※ IPv6는
- 주소의 확장성/융통성/연동성이 높으며, IPv4 대비 전송 속도가 빠름,
- 인증성/기밀성, 데이터 무결성으로 보안 문제 해결 가능
- 패킷 크기 제한 없으며, 등급/서비스별 패킷 구분 가능 → 품질 보장 용이

※ 캐스팅 전송 방식
- 유니 캐스트: 1:1 (단일 ⇔ 단일)
- 멀티 캐스트: 1:N (단일 ⇔ 다중) 
- 브로드 캐스트: 호스트가 속해 있는 네트워크 전체를 대상으로 패킷을 전송
- 애니 캐스트: 1:1 (수신 가능한 노드 중 가장 가까운 한 노드와 통신)

 

■ 프로토콜 (Protocol): 정보 교환을 위해 무엇을, 어떻게, 언제 통신할 것인지 (구문, 의미, 순서)를 정한 통신 규약

[기능]
- 흐름 제어: 패킷 흐름(전송량/속도)을 조정하여 송수신 안정성 유지
- 동기화: 송/수신이 같은 상태를 유지
- 오류 제어: 전송 중 발생한 오류를 검출, 복원/정정

※ 흐름제어 방식

• Stop and Wait
  • 수신 측 확인 후 다음 패킷 전송 / 한 번에 하나의 패킷만 전송
• Sliding Window
  • 수신 측 확인 없이 사전에 정해진 패킷 수만큼 연속적으로 전송
  • 한 번에 여러 패킷을 동시에 전송 가능
  • 긍정 수신 시 윈도우 크기 증가 / 부정 신호 시 원도우 크기 감소
• Slow start
  • 정상 패킷 전송 시 혼잡 원도우 크기를 패킷마다 1씩 증가시키나 혼잡 현상 발생 시 혼잡 윈도우 크기를 1로 줄일
• Congestion Avoidance
  • 네트워크 내 패킷의 지연이 너무 높아 트래픽이 붕괴되지 않도록 패킷의 흐름을 제어하는 트래픽 제어
    
    

※ 전송 오류 제어 방식
- 전진 오류 수정 (FEC, Forward Error Correction): 수신 측에서 스스로 오류 검출 후 수정하는 방식 (송신측에 별도 통보 X)
ex. 해밍 코드 / 상승 코드
- 후진 오류 수정 (BEC, Barkward Error Correction): 오류 발생 시 송신측에 재전송 요구
ex. 패리티 검사 / CRC (Cyclic Redundancy Check) / 블록 합

※ 오류 검출 방식

• 해밍 코드
  • 수신측에서 오류 검출 후 자동 수정 / 1비트 오류 수정 가능
  • 검출 가능 최대 오류 수 = 해밍 거리-1
• 상승 코드
  • 순차적/한계값 디코딩 사용 / 여러 비트의 오류 수정 가능
• 패리티 검사
  • 7~8개 비트로 구성된 데이터 블록 끝에 특정 패리티 비트(짝수/홀수)를 추가하여 오류 검출
• 순환 중복 검사(CRC)
  • 다항식을 통해 산출된 값으로 오류 검사 (집단 오류 해결)
  • 데이터 뒤 오류 검출코드 FCS (Frame Check Sequence) 추가
• 블록 합
  • 짝수개 비트 오류 검출 불가한 패리티 검사를 개선한 방법
  • 데이터 블록의 수평/수직 패리티 비트 추가

 

■ Oauth

- 다양한 플랫폼의 특정 사용자 데이터에 접근하기 위해 비밀번호를 제공하지 않고 제 3자 클라이언트가 사용자의 접근 권한을 위임 받을 수 있는 표준 프로토콜 (사용자 인증에 사용되는 표준 인증 방법 / 공개 API로 구현)

 

■ IPC (Inter-Process Communication)

- 실행 프로세스 간 통신을 가능하게 하는 기술
- 종류: 파이프, 메시지 큐, 공유 메모리, 세마포어, 소켓

 

■ AD-hoc Network (애드 홉 네트워크)

- 기지국/엑세스 포인트와 같은 네트워크 장치가 필요하지 않고, 멀티 홉 라우팅 기능에 의해 무선 인터페이스가 가지는 통신 거리상의 제약 극복 → 긴급 구조, 긴급 회의, 전쟁터에서의 군사 네트워크에 활용

 

■ IEEE 802 LAN 표준안

802.2	논리 링크 제어 (LCC)	802.6	도시형 통신망 (MAN)
802.3	CSMA/CD	802.8	Fiber Optis LANS
802.4	Token Bus	802.9	종합 음성/데이터 네트워크
802.5	Token Ring	802.11	무선 LAN

 

■ OSI 참조 모델 (7계층)

OSI 참조 모델 (7계층)		TCP/IP 4계층
응용 계층 (Application)	응용 프로그램이 OSI 환경에 접속 가능한 서비스	< 응용 계층 > Telent / FTP HTTP / POP SMTP DHCP / SNMP DNS
표현 계층 (Presentation)	응용-세션 간 코드/데이터 변환, 데이터 암호화/압축
세션 계층 (Session)	컴퓨터 간 세션/연결을 생성/유지/종료하여 적절한 통신 상태 유지
전송 계층 (Transport)	종단(END-to-END)간 투명한 데이터 전송/전달 주소 설정 / 다중화 / 오류 제어 / 흐름 제어 수행	< 전송 계층 > TCP / UDP
네트워크 계층 (Network)	개발 시스템 간 네트워크 연결을 관리 / 데이터 교환 경로 설정(Routing), 트래픽 제어, 패킷 정보 전송	< 인터넷 계층> IP / ICMP ARP / RARP
데이터 링크 계층 (Data link)	송/수신 간 속도 차이 해결 위한 흐름 제어 가능 프레임 동기화 / 오류 제어 기능 / 노드 간 프레임 전송 → 물리적 주소 (MAC) 결정	< 네트워크 액세스 > HDLC / PPP LLC
물리 계층 (Physical)	전송에 필요한 기계적, 전기적, 기능적 특성을 정의 데이터를 0과 1의 전기적 신호로 변환

 

■ HDLC 프로토콜: High Level Data Link Control

- 대표적 데이터링크 프로토콜 / 비트 동기 방식
- BSC (프레임에 전송 제어 문자 삽입) / LAP-B (패킷교환망) / LAP-S (ISDN에서 사용) / PPP (전화회선을 이용한 PC 간 연결) / LLC (LAN 프로토콜)

[HDLC 링크 구성] 불균형(1:N 구성) / 균형(1:1 구성)
*주국: 데이터 전송 명령 수행 / *종국: 명령에 응답 / *혼합국: 명령과 응답 모두 처리

[HDLC 전송 모드]

정규 응답 모드: NRM	주국와 종국의 관계 (불균형) → 종국에서 데이터 전송 시 주국 허락 필요
비동기 균형 모드: ABM	대등한 혼합국 간의 관계 (균형) → 양쪽에서 명령과 응답 모두 전송 가능
비동기 응답 모드: ARM	불균형 모드 / 종국이 주국의 허락 없이 데이터 전송 및 송신 가능하나 제어 기능은 주국만 허용

[HDLC 프레임 종류]

정보 프레임 (제어부가 0으로 시작)	- 사용자 데이터 및 일부 제어 정보의 전달 ① Seq(송신용 순서번호) ② Next(응답용 순서번호) ③ P/F(주국 컴퓨터가 종국 컴퓨터의 데이터 전송 허용) 구성
감독 프레임 (제어부가 10으로 시작)	- 확인 응답 , 데이터링크의 흐름 제어, 오류 제어 용도 - 전송 목적이 아니라 Seq 값 필요 없음 (Next만 존재) - 2비트로 구성되어 4가지 Type(0~3)으로 구성
비번호 프레임 (제어부가 11로 시작)	- 순서가 없는 프레임 / 링크의 동작 모드 설정 및 관리 - 2비트 Type + 3비트 Modifier = 총 5비트 구성

 

■ 네트워크 계층 프로토콜

IP (Internet Protocol)	- 전송할 데이터에 주소 지정하고 경로 설정 - 비연결형 데이터그램 방식 / 신뢰성 보장 X / 패킷을 분할 및 병합 - 헤더 체크섬(header checksum)제공 / 데이터 체크섬은 제공X
ICMP (Internet Control Message Protocol)	- IP와 함께 통신 간 오류 처리와 전송 경로 변경 등 제어 메시지 관리
ARP (Address Resolution Protocol)	- 호스트 IP주소를 네트워크 접속 장비의 물리적 주소(MAC)로 바꿈
RARP (Reverse ARP)	- ARP 반대로 물리적 주소(MAC)를 IP주소로 변환
IGMP (Internet Group Management Protocol)	- 멀티캐스트 지원하는 호스트/라우터 간 멀티캐스트 그룹 유지
RIP (Routing Information Protocol)	- 최소 Hop count(최단거리) 경로로 라우팅하는 프로토콜
NAT (Network Address Translation)	- 네트워크 주소 변환 - 사설 네트워크에 속한 IP를 공인IP 주소로 변환하는 기술 → 1개의 정식 IP 주소에서 다량의 가상 사설 IP 주소를 할당/연결

 

■ 전송 계층 프로토콜

TCP (Transmission Contorl Protocol)	- 양방향 서비스 제공 - 순서 제어/오류 제어/흐름 제어 기능 → 높은 신뢰성 - 프로토콜 헤더는 기본적으로 20~60 Byte - 패킷 단위의 스트림 위주 전달
UDP (User Datagram Protocol)	- 비연결형 서비스 제공 - TCP 대비 단순한 헤더 구조로 오버레드 적고, 전송속도 빠름 (제어X) - 실시간 전송 유리 / 신뢰성보다는 속도가 중요한 네트워크에 활용
RTCP (Real-time Control Protocol)	- RTP 패킷의 전송 품질 제어 - 세션에 참여한 각 참여자들에게 주기적으로 제어 정보 전송

 

■ 응용 계층 프로토콜

Telnet {23}  *{ } 안 숫자: 포트 번호	다른 컴퓨터 접속 후 원격 서비스 제공 / 가상의 터미널 기능 수행
FTP {21} (File Transfer Protocol)	원격 파일 전송 프로토콜 (컴퓨터-인터넷)
HTTP {80} (Hyper Text Transfer Protocol)	WWW 내 HTML 문서 송수신 위한 프로토콜 / GET과 POST 메서드를 통해 메시지 주고 받음
SMTP {25} (Simple Mail Transfer Protocol)	전자 우편 교환 서비스
DNS (Domain Name System)	도메인 네임을 IP 주소로 매핑하는 시스템
SNMP (Simple Network Management Protocol)	TCP/IP 네트워크 관리 프로토콜 (네트워크 기기 정보 전송 규약)
DHCP	IP주소 및 TCP/IP 프로토콜의 기본 설정을 클라이언트에게 자동 제공

 

■  IP 헤더 구조

 

■  TCP 헤더 구조

 

■  패킷 교환 방식

• 가상회선 방식
  • 별도의 가상회선으로 송/수신 간 데이터 전달
  • 전송 완료 후 가상회선도 종료
    → 패킷 전송 전 논리적 통신 경로를 미리 설정
• 데이터그램 방식
  • 정보 전송 단위: 패킷 (규격화 및 고정된 길이)
    → 연결 경로 사전 설정 없이 각 패킷을 순서에 무관하게 독립적으로 전송
    
    

※ 라우팅 (Routing): 송수신 호스트 간 패킷 전달 경로를 선택
- IGP (Interior Gateway Protocol): 하나의 AS(Autonomous System)(동일 그룹) 내 라우팅 정보 교환
- EGP (Exterior ~): 서로 다른 AS(다른 그룹) 간 라우팅 정보를 교환하는 프로토콜

IGP	RIP (Routing Information Protocol)	- 거리 벡터 라우팅 프로토콜 / 최대 15홉 지원 - 최단 경로 탐색으로 벨만포드 알고리즘 사용 - 소규모 네트워크
	OSPF (Open shortest Path First Protocol)	- 실시간 노드 간 거리, 링크 상태 반영 - 다익스트라 알고리즘 - 대규모 네트워크
EGP	BGP (Border Gateway Protocol)	- Path Vector 기반 라우팅 - 다양한 경로 속성 고려한 최적 경로 결정 - 대규모 네트워크

※  VPN 관련 프로토콜
- L2FP(Layer 2 Forwarding Protocol): Cisco사에서 개발 / UDP 사용
- PPTP(Point-to-Point Tunneling Protocol): MS사 개발 / 1:1 통신 지원
- L2TP(Layer 2 Tunneling Protocol): L2FP + PPTP / 인터넷 내 두 지점 간 가상의 터널을 만들어 통신을 안전하게 전송

 

■ IP 주소 체계: 32비트의 이진수로 표현 → 기본적으로 8비트씩 4개 필드로 나누고 십진수로 표현

Q1) 다음과 같은 IP 주소와 서브넷마스크를 가질 때, 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소를 제외한 호스트 수를 쓰시오.(22년 실기 2회 기출)

 

Q2) 다음과 같은 IP 주소와 서브넷마스크를 가질 때, 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소를 구하라.

 

Q3) 아래 네트워크에서 2번/4번/6번에 할당 가능한 IP를 쓰시오. (24년 실기 1회 기출)