1. 네트워크 개요
1.1. 컴퓨터 네트워크의 정의
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컴퓨터 네트워크
- 전송매체에 의해 연결된 컴퓨터들이 상호 간에 정보를 교환하는 시스템
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구성 요소
- 송신자, 수신자, 전송매체(케이블, 무선)
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프로토콜(Protocol)
- 통신을 위한 규약(약속)
- 예: TCP, IP, UDP, HTTP
1.2. 네트워크의 역사
- ARPANET(1969): 미국 국방성에서 개발, 인터넷의 모태
- Ethernet(1974): 제록스 사 개발
- TCP/IP(1982): 인터넷 표준 프로토콜
- WWW(1992): 인터넷의 급격한 확산을 가져옴
1.3. OSI 7 Layer
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OSI 7계층 (Open Systems Interconnection 7 Layer)
- 국제표준화기구(ISO)에서 네트워크 통신이 일어나는 과정을 7단계로 정의한 표준 네트워크 통신 모델이다.
- 이 모델은 복잡한 통신 과정을 단계별로 나누어 관리함으로써, 데이터 흐름을 한눈에 파악하기 쉽고, 문제 발생 시 어느 계층의 문제인지 파악(트러블슈팅)하기 용이하게 만들어준다.
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OSI 7계층 구조
- 각 계층은 상위 계층의 요청을 받아 자신의 역할을 수행하고, 하위 계층으로 데이터를 넘긴다.
- (반대로 데이터를 받을 때는 하위에서 상위로 올라간다.)
| 계층 | 명칭 | 주요 역할 | 대표 프로토콜/장비 |
|---|---|---|---|
| 7 | 응용(Application) | 사용자 인터페이스 제공 | HTTP, FTP, DNS, SMTP |
| 6 | 표현(Presentation) | 데이터 인코딩, 암호화, 압축 | JPEG, MPEG, SSL/TLS |
| 5 | 세션(Session) | 통신 세션 설정, 유지, 종료 | SSH, NetBIOS |
| 4 | 전송(Transport) | 데이터 전송 단위(Segment), 흐름 제어, 오류 제어 | TCP, UDP |
| 3 | 네트워크(Network) | 경로 결정(Routing), 주소 지정(IP) | IP, ICMP, 라우터 |
| 2 | 데이터링크(Data Link) | 물리적 링크를 통한 데이터 전송(Frame), MAC 주소 | 이더넷, 스위치, 브릿지 |
| 1 | 물리(Physical) | 비트 단위 데이터 전송, 전기적/기계적 신호 | 케이블, 허브, 리피터 |
(1) 상위 계층 (Upper Layers)
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L7. 응용 계층 (Application Layer)
- 사용자와 가장 가까운 계층으로, 사용자가 직접 사용하는 서비스(브라우저, 이메일 등)가 동작한다.
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L6. 표현 계층 (Presentation Layer)
- 데이터의 형식을 정의한다. (데이터 암호화, 압축, 인코딩/디코딩)
- 데이터의 형식이 달라도 서로 이해할 수 있도록 변환해 주는 계층이다.
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L5. 세션 계층 (Session Layer)
- 응용 프로세스 간의 통신을 관리한다.
- 연결을 만들고, 유지하고, 종료하는 과정을 제어한다. (동기화 지점 설정 등)
(2) 하위 계층 (Lower Layers)
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L4. 전송 계층 (Transport Layer)
- Process to Process
- 종단 간(End-to-End) 신뢰성 있는 통신을 보장한다.
- 데이터를 세그먼트(Segment) 단위로 나누고, 오류 복구와 흐름 제어를 수행한다.
- TCP(연결 지향)와 UDP(비연결 지향)가 대표적이다.
- 포트 번호 (Port Number)
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L3. 네트워크 계층 (Network Layer)
- Host to Host
- 데이터를 가장 효율적인 경로를 찾아 전달하는 라우팅(Routing)을 수행한다.
- IP 주소를 사용하여 출발지와 목적지를 식별한다.
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L2. 데이터링크 계층 (Data Link Layer)
- Node to Node
- 물리 계층을 통해 데이터가 안전하게 전달되도록 한다.
- MAC 주소를 사용하여 물리적인 장치 간의 통신을 담당한다. (같은 LAN)
- 에러 탐지 및 흐름 제어 기능을 수행한다.
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L1. 물리 계층 (Physical Layer)
- 데이터를 전기적인 신호(0과 1)로 바꾸어 전송한다.
- 하드웨어적인 특성을 다룬다. (케이블, 커넥터, 전압 등)
2. 네트워크 장치와 교환 방식
2.1. 전송매체
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대역폭(Bandwidth)
- 전송 가능한 주파수 범위(데이터 전송량과 비례)
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종류
- 꼬임선(Twisted Pair): UTP/STP (구리선)
- 동축케이블: 높은 대역폭, 유선 방송 등에 사용
- 광섬유(Optical Fiber): 빛을 이용, 초고속, 보안성 우수
- 위성(Satellite): 지상국 사이의 중계소 역할
2.2. 네트워크 접속장치
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리피터(Repeater)
- 신호 증폭(거리 연장)
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모뎀(Modem)
- 디지털 ↔ 아날로그 신호 변환
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NIC(랜카드)
- 디지털 신호 직접 전송
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허브(Hub)
- 여러 장치 연결
- 더미 허브(단순 전달) vs 스위칭 허브(목적지로만 전달, 효율 높음)
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브리지(Bridge)
- 같은 LAN 연결, 트래픽 감소
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라우터(Router)
- 서로 다른 네트워크 연결, 최적 경로 설정(IP 주소 기반)
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게이트웨이(Gateway)
- 서로 다른 프로토콜 변환 및 연결
2.3. 교환 방식
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회선 교환(Circuit Switching)
- 전용 경로 설정(독점), 전화망, 실시간 전송 유리
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패킷 교환(Packet Switching)
- 데이터를 패킷 단위로 쪼개 전송, 경로가 고정되지 않음, 인터넷 방식, 회선 효율 높음
3. 네트워크의 분류
3.1. LAN
- LAN(Local Area Network)
- 근거리 통신망(집, 사무실, 캠퍼스)
- 특징: 고속, 낮은 오류율, 이더넷(Ethernet)이 표준
3.2. MAN
- MAN(Metropolitan Area Network)
- 도시 규모의 통신망
- LAN과 WAN의 중간
3.3. WAN
- WAN(Wide Area Network)
- 광역 통신망(국가, 대륙 간 연결)
- 특징: 인터넷이 대표적, 구축 비용 높음, LAN보다 속도가 느림
4. 네트워크의 활용 및 이해
4.1. 네트워크 설정 및 확인
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IP 주소 설정
- 고정 IP 또는 유동 IP(DHCP 사용, 가정용)
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명령어
ipconfig: 내 컴퓨터의 IP, MAC 주소 확인nslookup: 도메인 이름의 IP 주소 확인tracert: 목적지까지의 경로 추적
4.2. 주소 체계
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IP 주소(IPv4)
- 32비트(8비트씩 4부분)
- 유일한 식별자
- (예: 147.46.x.x)
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서브넷(Subnet)
- 네트워크를 작게 나눈 단위
- 서브넷 마스크로 구분
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게이트웨이
- 외부 네트워크로 나가는 출구
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DNS 서버
- 도메인 이름(문자)을 IP 주소(숫자)로 변환
5. 인터넷 개요
5.1. 인터넷의 역사
- 시초: 1969년 ARPANET (미국 국방성, 냉전 산물)
- 발전: 1983년 TCP/IP 채택, 1980년대 NSFNET(연구용) 등장
- 한국의 인터넷: 1982년 SDN 개통(전길남 교수, 세계 2번째), 1994년 상용 서비스(KORNet) 시작
5.2. 인터넷의 특징
- 세계 최대의 통신망, 네트워크의 네트워크
- 개방형 프로토콜(TCP/IP) 사용
6. 인터넷 동작원리
6.1. TCP/IP Protocol
- TCP(Transmission Control Protocol) & IP(Internet Protocol)
| OSI 모델 | TCP/IP 모델 |
|---|---|
| 물리 계층 | 네트워크 계층 |
| 데이터링크 계층 | 〃 |
| 네트워크 계층 | 인터넷 계층 |
| 전송 계층 | 전송 계층 |
| 세션 계층 | 응용 계층 |
| 표현 계층 | 〃 |
| 응용 계층 | 〃 |
(1) 네트워크 액세스 계층 (Network Access Layer)
- 역할: 데이터를 실제 물리적인 신호(전기 신호, 광신호 등)로 바꾸어 전선이나 무선망을 통해 전달한다.
- 특징: 하드웨어적인 부분(랜카드, 케이블)과 관련된 계층이다. MAC 주소를 사용해 데이터를 전달한다.
- 관련 기술: Ethernet(유선), Wi-Fi(무선)
(2) 인터넷 계층 (Internet Layer)
- 역할: 데이터를 목적지 IP 주소까지 가장 효율적인 경로로 전달하는 역할을 한다. (라우팅)
- 특징: 데이터에 IP 주소라는 라벨을 붙여 패킷(Packet) 단위로 보낸다.
- 주요 프로토콜
- IP: 주소를 지정하고 경로를 설정
- → OSI 7 Layer의 Network Layer 기능 수행
- ICMP: 네트워크 상태 확인 및 오류 보고 (Ping 서비스)
(3) 전송 계층 (Transport Layer)
- 역할: 통신 노드(컴퓨터) 간의 연결을 제어하고 데이터가 제대로 전달되도록 보장한다.
- 특징: 데이터를 적절한 크기로 나누고, 받는 쪽에서 다시 합칠 수 있도록 번호를 붙인다.
- 주요 프로토콜
- TCP: 데이터의 신뢰성을 보장함(분실 시 재전송)
- UDP: 속도를 중시하며, 일방적으로 보냄(스트리밍, 게임 등)
- → OSI 7 Layer의 Transport Layer 기능 수행
(4) 응용 계층 (Application Layer)
- 역할: 사용자가 사용하는 소프트웨어(웹 브라우저, 이메일 프로그램 등)와 네트워크를 연결해주는 단계이다.
- 특징: 사람이 이해할 수 있는 데이터를 생성하고, 특정 서비스에 맞는 형식을 정한다.
- 주요 프로토콜
- HTTP: 웹사이트 접속
- FTP: 파일 전송
- DNS: 도메인 이름을 IP 주소로 변환
- SMTP: 이메일 전송
6.2. IP 주소 체계의 변화
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IPv4(Internet Protocol version 4)
- 현재 가장 널리 사용되고 있는 표준 주소 체계
- 주소 길이: 32비트(약 43억 개 주소 생성 가능)
- 표시 방식: 8비트씩 4부분으로 나눔, 10진수로 표기
- (예:
192.168.0.1)
- (예:
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IPv6(Internet Protocol version 6)
- IPv4의 주소 부족 문제를 해결하기 위해 등장한 차세대 주소 체계
- 주소 길이: 128비트(약 43억의 4승 개 주소 생성 가능)
- 표시 방식: 16비트씩 8부분으로 나눔, 16진수로 표기
- (예:
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334)
- (예:
6.3. DNS
- 도메인 이름 시스템(DNS)
- 사람이 기억하기 쉬운 문자 주소(예: www.naver.com)
- 계층 구조: 최상위 도메인(com, kr) → 2단계 → 3단계 → 호스트
- 동작: 로컬 DNS → 루트 서버 → 하위 서버 순으로 IP 주소를 찾아냄(분산 데이터베이스)
7. 월드와이드웹(WWW)
7.1. 웹(Web)의 개요
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정의
- 인터넷 기반의 거미줄처럼 연결된 정보망
- 팀 버너스 리(1989) 개발
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구성 요소
- 하이퍼텍스트(Hypertext)
- HTML(언어)
- HTTP(프로토콜)
- URL(주소)
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구조
- 클라이언트(요청, 브라우저) ↔ 서버(응답, 웹 서버)
7.2. 웹 브라우저와 웹 서버
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웹 브라우저
- HTML을 해석해 보여줌
- 크롬(Chrome, 현재 점유율 1위), 엣지, 사파리 등
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웹 서버
- 클라이언트의 요청에 응답(파일 전송)
- 아파치(Apache), IIS, NGINX 등
8. 웹 프로그래밍
8.1. 웹 관련 언어 및 기술
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HTML(HyperText Markup Language)
- 웹 페이지의 구조와 내용 정의
- (HTML5는 멀티미디어 기능 강화)
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XML(eXtensible Markup Language)
- 데이터의 구조와 의미를 정의(확장성)
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스크립트 언어
- JavaScript: 웹 페이지의 동적 동작 구현(클라이언트 측)
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웹 표준
- W3C 가이드라인 준수(브라우저 종류에 상관없이 동일한 결과)
8.2. 검색 엔진
- 원리: 크롤링(정보 수집) → 인덱싱(색인 DB 저장) → 검색(알고리즘 기반 결과 출력)
8.3. 웹의 진화
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Web 1.0
- 읽기 중심
- 단방향 정보 제공
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Web 2.0
- 참여, 공유, 개방
- 양방향 소통(블로그, 위키백과, RSS)
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Web 3.0
- 시맨틱 웹(Semantic Web)
- 컴퓨터가 의미를 이해하고 추론하여 맞춤형 정보 제공(지능형 웹)