ch01 네트워크의 기초 용어와 기능 / 연습문제

01 네트워크 관련 기초 용어

02 네트워크의 기능

03 네트워크 주소의 표현

 

 

01 네트워크 관련 기초 용어

-네트워크(network)는 전송 매체(Transmission Media)를 매개로 서로 연결되어 데이터를 교환하는 시스템의 모음이며 시스템과 전송 매체의 연결 지점에 대한 규격이 인터페이스(interface)다.

-시스템이 데이터를 교환할 때는 임의의 통신 규칙인 프로토콜(protocol)을 따르고 프로토콜처럼 서로 다른 시스템을 상호 연동해 동작시키려면 연동 형식의 통일 이 필요한데 이 통일을 표준화(Standardization)라고 한다.

 

• 네트워크 용어

1.  시스템(System) : 내부 규칙에 따라 능동적으로 동작하는 대상을 가리킨다. 

    ex) 물리적인 자동차, 커피.. 운영 시스템, os, 프로그램.. 등

 

2. 인터페이스(Interface) : 시스템과 시스템을 연결하기 위한 표준화된 접근 방법.

    ex) 상호 간 데이터 교환을 위한 것. usb2.0..

 

3. 전송매체(Transmission Media) : 시스템끼리 정해진 인터페이스를 연동해 데이터를 전달하려면 물리적인 전송수단인 전송매체가 있어야 한다. ex) 동축케이블, 무선 신호 등.. 

 

4. 프로토콜(protocol) : 상호 연동되는 시스템이 전송 매체를 통해 데이터를 교환할 때 따르는 표준화된 특정 규칙.

 

5. 네트워크(network) : 통신용 매체를 공유하는 여러 시스템이 프로토콜을 사용하여 데이터를 주고받을 때 이들을 하나의 단위로 네트워크라 한다. 네트워크끼리는 라우터로 중개 장비를 사용해서 연결한다.

 

6. 인터넷(Internet) : 전 세계 모든 네트워크가 유기적으로 연결되어 동작하는 통합 네트워크.

      데이터 전달 기능에 한해서 공통으로 IP(Internet Protocol)라는 프로토콜 사용,

 

7. 표준화(Standardization) : 서로 다른 시스템이 상호 연동해 동작하기 위해 표준화한다.

  ex) 프린트할 때 a4용지를 이용해 뽑으려면 a4용지가 필요

 

• 시스템 기초 용어

1. 노드(Node) : 인터넷에 연결된 시스템을 일반화한 용어로 데이터를 주고받을 수 있는 모든 시스템을 통칭

 

2. 호스트(Host) : 일반적으로 컴퓨팅 기능이 있는 시스템.

 

3. 클라이언트(Client) : 서비스를 이용하는 시스템

 

4. 서버(Server) : 서비스를 제공하는 시스템

 

02 네트워크의 기능

• 계층 모델

특징이 다른 여러 호스트를 서로 연결해서 통신하려면 연결 방식을 표준화해야 한다.

이때 OSI(Onen System Interconnection) 7 계층 모델이 표준화를 정의하고 있다.

 

+OSI 7 계층

-일반 사용자는 7층을 통해 송수신을 요청하며, 이 요청은 하위 계층에 순차적으로 전달되어 맨 아래 물리 계층을 통해 상대 호스트에 전송. 그리고 요청이 각 계층으로 하달되는 과정에서 계층별로 자신의 담당하는 기능을 수행하여 데이터를 전달한다.

-데이터를 수신하는 호스트에서는 송신 호스트와 반대로 처리가 이뤄지며 물리 계층부터 상향 전달 과정을 거쳐 7 계층까지 올라간다. 

1. 물리계층(Physical Layer)

  네트워크에서 호스트들이 데이터를 전송하려면 반드시 전송 매체로 연결되어 있어야 한다.

  물리계층에서 호스트를 전송 매체와 연결하기 위한 인터페이스 규칙과 전송 매체의 특성을 다룬다.

 

2. 데이터 링크 계층(Data Link Layer)

   물리 계층으로 데이터를 전송하는 과정에서 잡음(Noise)과 같은 외부 요인에 의해 물리적인 오류가 발생할 수 있다.

   2층에서는 이런 오류를 감지하는 기능을 제공해 송수신 호스트가 오류를 인지할 수 있게 도와준다.

   ex) 오류로 데이터가 도착하지 못하는 데이터 분실, 내용이 깨지는 변형 등..으로 오류제어는 재전송하는 방식으로 처리

 

3. 네트워크 계층(Network Layer)

   : 이 과정에서 데이터가 올바른 경로를 선택할 수 있도록 지원하는 계층이다.   

 송신 호스트가 전송한 데이터가 수신 호스트까지 안전하게 도착하려면 여러 개의 중개 시스템(라우터 Router)을 거친다.

  라우터는 특정 지역에 네트워크 부하가 증가하면 혼잡 제어(Congestion)를 한다.

 

4. 전송계층(Transport Layer)

  : 4층은 송신 프로세스와 수신 프로세스 간의 연결 기능(Connection)을 제공하기 때문에 프로세스 사이의 안전한

   데이터 전송을 지원한다.

   컴퓨터 네트워크에서 데이터를 교환하는 최종 주체는 호스트 시스템이 아니고 호스트 내부에서 실행되는 네트워크       프로세스이고 4층은 데이터가 데이터가 전송되는 최종적인 경로상의 양 끝단 사이의 연결이 완성되는 곳이다.

   그러므로 4층까지는 운영체제에서 시스템 콜 형태로 상위 계층에 제공하며 상위 계층은 사용자 프로그램으로 작성된다.

 

5. 세션 계층(Session Layer)

  : 응용환경에서 사용자 간의 대화(Dialog) 개념의 연결로 사용되고 4층에서 제공하는 연결의 개념과 유사하다.

 

6. 표현 계층(Presentation Layer)

   : 전송되는 데이터의 의미(Semantic)를 잃지 않도록 올바르게 표현(Syntax)하는 방법을 다룬다.

    즉, 정보를 교환하는 시스템이 표준화된 방법으로 데이터를 인식할 수 있게 해 준다. + 압축과 암호화 기능

    

7. 응용계층(Application Layer)

   사용자를 위한 다양한 네트워크 응용 환경을 지원한다.

 

+프로토콜과 인터페이스

  -네트워크 사용자가 통신한다는 것은 데이터를 서로 주고받는다는 것이고 최종 사용자가 데이터를 보내고 받으려면 양쪽 호스트에서 실행되는 OSI 7 계층의 모듈이 유기적으로 연동되어야 한다. 즉, 호스트끼리 통신하는 과정에서는 각 계층의 모듈이 상대 호스트의 동일 계층과 개별적으로 논리적 통신을 수행해야 한다.  

ex) 통신 양단의 한쪽 호스트의 계층 n 모듈은 상대 호스트의 계층 n모듈과 통신한다. 이 과정에서 필요한 규칙으로           프로토콜을 사용한다.

-상하위의 계층 간에는 인터페이스라는 규칙이 존재하고 하위 계층이 상위 계층에 제공하는 인터페이스를

 서비스(service)라 한다.

 

+인터넷 계층 구조

- FTP 프로그램을 예로 보면 IP가 3층 기능을 수행하며 TCP, UDP가 4층의 기능을 수행한다.

 양쪽 호스트에는 동일한 기능을 수행하는 프로토콜 스택(stack)이 각각 존재한다.

 프로토콜 스택 : 계층 구조로 이루어진 통신 프로토콜의 집합

 

• 인터네트워킹(Internetworking)

   : 네트워크와 네트워크의 연결.

 

+게이트웨이(Gateway)

 : 인터네트워킹 기능을 수행하는 시스템으로 리피터, 브리지, 라우터 등이 있다.

 -리피터(Repeater)

   : 물리 계층의 기능을 지원하며 전송 거리가 멀수록 신호가 감쇄되기 때문에 이를 중간에서 증폭시켜주는 역할을 한다

 

 -브리지(Bridge)

  : 리피터 기능에 2층의 기능이 추가된 것으로 1층에서 발생한 오류를 해결해준다.

 

 -라우터(Router)

  : 1,2,3 층의 기능을 지원하며 데이터를 어느 네트워크로 전달할지 판단하고 유지 관리하는 라우팅 테이블이 있다.

 

• 프로토콜

   : 통신 시스템이 데이터를 교환하기 위해 사용하는 통신 규칙.

-데이터 단위

 APDU(Application Protocol Data Unit)

 PPDU(Presentation)

 SPDU(Session)

 TPDU(Transport) - 데이터그램이라 부른다

 NPDU(Network) - 패킷이라 부른다

 DPDU(Data Link) - 프레임이라 부른다

 

03 네트워크 주소의 표현

주소와 이름은 일대일 관계로 이루어지며 ip 주소는 3층의 기능을 수행하는 IP 프로토콜이 호스트를 구분하기 위해

사용하는 주소 체계이다. 32비트의 이진 숫자로 구성되고 8비트씩 4 부분으로 나뉘어 십진수로 표현.

 

• 호스트 이름

ip주소를 이용해 주소를 기억하는 것이 힘들기 때문에 호스트 이름을 사용

-네트워크 계층의 IP 프로토콜은 호스트를 구분하는 용도로 숫자로 된 IP주소만 사용하고 일반 사용자는 문자로 된 호스트 이름을 사용하기 때문에 중간 계층에서 이를 변환하는 기능(DNS:Domain Name System)을 수행해야 한다. 

 

-DNS는 국가 도메인, 단체 종류, 단체 이름, 호스트라는 4 계층 구조로 나누고 점(.)으로 구분한다.

국가 도메인으로 kr(한국), us(미국) , 단체 종류로 co(회사), ac(교육기관), go(정부)..

 

• 주소 정보의 관리

도메인 이름(Domain Name) : 일반 사용자가 호스트를 지칭할 때 사용하는 호스트 이름이며 DNS에서 주소를 기록/관리한다. 호스트 주소와 이름 정보는 네임 서버(Name Server)라는 특정한 관리 호스트가 유지하고 주소 변환 작업이 필요한 클라이언트는 네임 서버에 요청해서 IP 주소를 얻는다.

리눅스의 호스트 파일 위치 (/etc/hosts)

 

+기타 주소

 -MAC 주소(Medium Access Protocol) : 2층에서 사용하며 일반적으로 LAN 카드에 내장되어 있다. MAC 주소를 이용해서 호스트를 구분하며 데이터를 전송할 때는  ARP를 통해 변환한다.

 

 -포트 주소(Port Address) - 4층에서 사용하며 호스트에서 실행되는 프로세스를 구분하며 TCP와 UDP가 독립적으로

포트 주소를 관리.(=소켓 주소)

연습문제 1장

1. 컴퓨터 네트워크는 전송 매체를 서로 연결해 데이터를 교환하는 시스템의 모음이다. 시스템과 전송 매체의 연결 지점에 대한 규격을 (인터페이스)라 하고 시스템이 데이터를 교환할 때는 임의의 통신 규칙을 따르는데 이 규칙을 (프로토콜)이라 한다.

 

2. 통신용 매체를 공유하는 여러 시스템이 프로토콜을 사용하여 데이터를 주고받을 때 이들을 하나의 단위로 통칭하여 (네트워크)라 부른다. 네트워크끼리는 (라우터)라는 중개 장비를 사용해 상호 연결한다.

 

3. 서로 다른 시스템이 연동해 동작하려면 표준화라는 연동 형식의 통일이 필요하다. 흔히 사용하는 인터넷은 (IP)라는 표준화된 네트워크 계층 프로토콜을 사용하는 네트워크의 집합체이다.

 

4. 호스트를 세분하여 구분하는 경우, 호스트 사이에 제공되는 서비스를 기준으로 (클라이언트)와 (서버)로 나눌 수 있다. 클라이언트는 서비스를 요청하는 시스템이고, 서버는 특정 서비스를 제공하는 시스템이다.

 

5. 다음 그림은 임의의 서비스를 기준으로 클라이언트와 서버의 상대적인 관계를 설명한다. FTP 서비스 관점에서 호스트 1은 (FTP 클라이언트)가 되고, 호스트 2는 (FTP 서버)가 된다. 그에 비해 텔넷 서비스 관점에서 호스트 2는 (텔넷 클라이언트)가 되고 호스트 3은 (텔넷 서버)가 된다.

 

6. 특징이 다른 여러 호스트를 서로 연결해 통신하려면 연결 방식을 표준화해야 한다. 국제 표준화 단체인 ISO에서는 (OSI 7 계층)을 제안하여 네트워크에 연결된 시스템이 갖추어야 할 기능을 상세히 정의하였다.

 

7. 일반적으로 컴퓨터 네트워크에서 전송 오류의 제어는 송신자가 원래의 데이터를 (재전송)하는 방법으로 처리한다. 전송 과정에서 발생할 수 있는 오류는 데이터를 잃어버리는 현상과 데이터 내용이 깨져서 도착하는 현상으로 구분할 수 있다.

 

8. 네트워크의 부하가 증가하면 특정 지역에 (혼잡)이 발생할 수 있는데, 이것도 데이터의 전송 경로와 관계가 있으므로 네트워크 계층이 제어한다.

 

9. 인터넷에서는 (IP) 프로토콜이 네트워크 계층의 기능을 수행하며, 연결형 서비스를 지원하는 (TCP) 프로토콜과 비연결형 서비스를 지원하는 (UDP) 프로토콜이 전송 계층의 데이터 전송 기능을 수행한다.

 

10. 네트워크와 네트워크의 연결을 (인터네트워킹)이라 하고, 그 기능을 수행하는 시스템을 일반적으로 (게이트웨이)라 부른다. 게이트웨이는 기능에 따라 종류가 다양하지만, 수행하는 계층의 정도에 따라 리피터, 브리지, 라우터 등이 가장 일반적이다.

 

11. 일반적으로 인터넷 환경에서 (라우터)는 인터네트워킹 기능을 수행하는 시스템이며, 1,2,3층의 기능을 지원한다.

 

12. 네트워크 계층에서 사용하는 데이터의 단위는 (NPDU)이라 부르고 2층의 데이터 단위는 (DPDU)라 부른다.

 

13. 시스템을 자칭하는 구분자는 내부적으로 처리/관리되는 숫자 기반의 (주소)와 함께 사용자의 이해와 편리성을 도모하는 기호로 된 (이름)이 제공된다.

 

14. (IP)는 네트워크 계층의 기능을 수행하는 IP 프로토콜이 호스트를 구분하기 위해 사용하는 주소 체계이며, (32) 비트의 이진 숫자로 구성된다.

 

15. (DNS)는 주소와 이름 정보를 자동으로 유지하고 관리하는 분산 데이터베이스 시스템이다. 호스트 주소와 이름 정보는 (네임서버)라는 특정 호스트가 관리하고, 주소 변환이 필요한 클라이언트는 네임서버에 요청해 IP주소를 얻는다.

 

16. 네트워크에서 사용하는 주소는 이를 사용하는 응용 환경에 따라 다양한다. (MAC 주소)는 2 계층에서 사용하며, LAN 카드에 내장되어 있다. (IP주소)는 네트워크 계층의 기능을 수행하는 IP 프로토콜에서 사용되며 (포트 주소)는 4 계층에서 사용한다.

 

17. 다음 설명 중에서 올바른 것을 모두 고르시오. 2,3,4

  1 -> 네트워크에 연결된 시스템들이 서로 데이터를 교환할 때 사용하는 규칙을 프로토콜이라 함   

 

18. 네트워크 구성 요소에 대한 설명으로  잘못된 것을 모두 고르시오. 1

  1-> 시스템은 체계라고도 하는데, 내부 규칙에 따라 능동적으로 동작하는 대상이다.

 

19. 시스템 용어에 대한 설명으로 올바른 것을 모두 고르시오. 1,3,4

 2 -> 서버는 서비스를 주고받는 호스트들의 관계에서 특정 서비스를 제공하는 시스템이다 

 

20. OSI 7 계층 모델에 대한 설명으로 올바른 것을 모두 고르시오. 1,2,4

 3 -> 데이터를 수신한 호스트에서는 송신 호스와 마찬가지로 물리 계층부터 시작해 응용계층까지 순차적으로 전달되어..

 5 -> 2 계층은 물리적 전송 오류를 감지하는 기능을 제공해 송수신 호스트가 오류를 인지할 수 있게 해 준다.

 

21. OSI 7 계층 모델의 각 계층에 대한 설명으로 잘못된 것을 모두 고르시오. 2,4 

2 -> 2 계층은 물리적 전송 오류를 감지하는 기능이 있다.

4 -> 4 계층은 송신 프로세스와 수신 프로세스 간의 연결 기능을 제공하기 때문에 프로세스 간의 안전한 데이터 전송을 지원한다.

 

22. 게이트웨이에 대한 설명으로 올바른 것을 모두 고르시오. 1,2,4

 3 -> 브리지는 라우터 기능에 2 계층의 기능이 추가된 게이트웨이이다.

 5 -> 라우터는 1,2,3 계층의 세 개 기능을 지원한다.

 

23. 프로토콜의 데이터 단위에 대한 설명으로 잘못된 것을 모두 고르시오. 3,5

 3 -> 4 계층 프로토콜일 UDP에서는 데이터그램

 5 -> 2 계층에서는 프레임

 

24. 네트워크 주소 표현에 대한 설명으로 올바른 것을 모두 고르시오. 2,3,4

 1 -> 디지털화된 컴퓨터에서는 구분자를 숫자로 된 주소로 표현할 수밖에 없다.

 5 -> 현재 사용하고 있는 IPv4는 주소 공간이 부족하여 새로운 IPv6 프로토콜에서는 주소표햔공간을 128비트로 확장함

 

25. 호스트 이름에 대한 설명으로 올바른 것을 모두 고르시오. 1,2,4

  3 -> DNS는 입력된 호스트 이름을 숫자로 된 IP주소로 변환해준다.

  5 -> 단체 종류는 기관의 성격에 따라 부여하는데, CO는 회사, ac는 교육기관, go는 정부 기관이다.

 

26. 주소에 대한 설명으로 잘못된 것을 모두 고르시오. 1,5

 1 -> MAC 주소는 2 MAC 계층에서 사용하며 LAN 카드 설정 시 값이 내장되어 있다.

 5 -> 3 계층에서 2 계층으로 데이터를 전송할 때는 IP주소를 MAC으로 변환해야 한다.

 

27. 다음 용어를 설명하시오.

 시스템 - 내부 규칙에 따라 능동적으로 동작하는 대상

 인터페이스 - 시스템과 시스템을 연결하기 위한 표준화된 접근 방법

 프로토콜 - 데이터를 교환할 때 따르는 표준화된 특정 규칙

 네트워크 - 여러 시스템이 프로토콜을 사용하여 데이터를 주고받을 때의 하나의 단위

 인터넷 - 전 세계의 모든 네트워크가 유기적으로 연결되어 동작하는 통합 네트워크

 

28. 다음 용어의 차이점을 비교 설명하시오.

 노드 - 인터넷에 연결된 시스템을 통칭.

 호스트 - 컴퓨팅 기능이 있는 시스템

 클라이언트 - 서비스를 이용하는 시스템

 서버 - 서비스를 제공하는 시스템

 클라이언트, 서버 -> 호스트 -> 노드

 

30. 계층 구조 모델에서 프로토콜과 인터페이스의 차이를 설명하시오.

 OSI 7 계층에서 상, 하위 계층 간의 규칙이 인터페이스 / 상대 계층과 통신하는데 필요한 규칙이 프로토콜

 

31. 인터넷 환경에서 계층 구조 프로토콜을 구현하는 모델을  os와 사용자 프로그램 환경으로 구분하시오.

 1~4는 OS에서 5~7 계층은 사용자 프로그램에서 구현된다.

 

32. 네트워크 연동을 위한 인터네트워킹 기능을 수행하는 장비의 종류를 나열하고 설명하시오.

게이트웨이(Gateway)

 : 인터네트워킹 기능을 수행하는 시스템으로 리피터, 브리지, 라우터 등이 있다.

 -리피터(Repeater)

   : 물리 계층의 기능을 지원하며 전송 거리가 멀수록 신호가 감쇄되기 때문에 이를 중간에서 증폭시켜주는 역할을 한다

 -브리지(Bridge)

  : 리피터 기능에 2층의 기능이 추가된 것으로 1층에서 발생한 오류를 해결해준다.

 -라우터(Router)

  : 1,2,3 층의 기능을 지원하며 데이터를 어느 네트워크로 전달할지 판단하고 유지 관리하는 라우팅 테이블이 있다.

 

33. 호스트를 구분하는 구분자의 특징을 나열하시오.

 유일성, 확장성, 편리성, 정보의 함축

 

34. 32비트의 IP주소를 4개의 십진수로 축약하여 표현하는 방법을 설명하시오.

 4개의 십진수로 변환 후 (.)을 이용하여 구분 -> 1111.1111.1111.1111

 

35. 호스트 이름의 필요성과 이름의 구조를 설명하시오.

 숫자로 기억하는 것이 어렵기 때문에 문자로 사용하며 국가 도메인. 단체 종류. 단체 이름. 호스트 이 4가지로 나누고 구분한다.

 

36. 호스트 이름을 IP주소로 변환하는 DNS 시스템의 필요성을 설명하시오.

호스트 파일은 수동이기 때문에 호스트가 많아지면 관리하는데 돈과 시간이 많이 들고 DNS는 자동이다.

 

37. 네트워크에서 사용하는 MAC 주소, IP주소, 호스트 주소, 포트 주소의 고유한 특징을 설명하시오.

MAC 주소 - 2 계층에서 사용하며 LAN 카드

IP주소 - 3 계층에서 사용하며 IP 프로토콜

포트 주소 - 4 계층에서 사용