10 컴퓨터 네트워크

1. 네트워크 개요

1.1. 컴퓨터 네트워크의 정의

• 컴퓨터 네트워크

  • 전송매체에 의해 연결된 컴퓨터들이 상호 간에 정보를 교환하는 시스템

• 구성 요소

  • 송신자, 수신자, 전송매체(케이블, 무선)

• 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 7계층 모델 (ISO 국제표준)

• 네트워크 통신 과정을 7단계로 표준화한 모델 (각 계층은 독립적)
  • 하위 계층: 물리(1) → 데이터 링크(2) → 네트워크(3) → 전송(4)
  • 상위 계층: 세션(5) → 표현(6) → 응용(7)

2. 네트워크 장치와 교환 방식

2.1. 전송매체

• 대역폭(Bandwidth)

  • 전송 가능한 주파수 범위(데이터 전송량과 비례)

• 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

• 리피터(Repeater)

  • 신호 증폭(거리 연장)

• 모뎀(Modem)

  • 디지털 ↔ 아날로그 신호 변환

• NIC(랜카드)

  • 디지털 신호 직접 전송

• 허브(Hub)

  • 여러 장치 연결
  • 더미 허브(단순 전달) vs 스위칭 허브(목적지로만 전달, 효율 높음)

• 브리지(Bridge)

  • 같은 LAN 연결, 트래픽 감소

• 라우터(Router)

  • 서로 다른 네트워크 연결, 최적 경로 설정(IP 주소 기반)

• 게이트웨이(Gateway)

  • 서로 다른 프로토콜 변환 및 연결

2.3. 교환 방식

• 회선 교환(Circuit Switching)

  • 전용 경로 설정(독점), 전화망, 실시간 전송 유리

• 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

• IP 주소 설정

  • 고정 IP 또는 유동 IP(DHCP 사용, 가정용)

• 명령어

  • ipconfig: 내 컴퓨터의 IP, MAC 주소 확인
  • nslookup: 도메인 이름의 IP 주소 확인
  • tracert: 목적지까지의 경로 추적

4.2. 주소 체계

• IP 주소(IPv4)

  • 32비트(8비트씩 4부분)
  • 유일한 식별자
  • (예: 147.46.x.x)

• 서브넷(Subnet)

  • 네트워크를 작게 나눈 단위
  • 서브넷 마스크로 구분

• 게이트웨이

  • 외부 네트워크로 나가는 출구

• 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 프로토콜

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
  • 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)

4) 애플리케이션 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

• 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)

• 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)

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

• 정의

  • 인터넷 기반의 거미줄처럼 연결된 정보망
  • 팀 버너스 리(1989) 개발

• 구성 요소

  • 하이퍼텍스트(Hypertext)
  • HTML(언어)
  • HTTP(프로토콜)
  • URL(주소)

• 구조

  • 클라이언트(요청, 브라우저) ↔ 서버(응답, 웹 서버)

7.2. 웹 브라우저와 웹 서버

• 웹 브라우저

  • HTML을 해석해 보여줌
  • 크롬(Chrome, 현재 점유율 1위), 엣지, 사파리 등

• 웹 서버

  • 클라이언트의 요청에 응답(파일 전송)
  • 아파치(Apache), IIS, NGINX 등

8. 웹 프로그래밍

8.1. 웹 관련 언어 및 기술

• HTML(HyperText Markup Language)

  • 웹 페이지의 구조와 내용 정의
  • (HTML5는 멀티미디어 기능 강화)

• XML(eXtensible Markup Language)

  • 데이터의 구조와 의미를 정의(확장성)

• 스크립트 언어

  • JavaScript: 웹 페이지의 동적 동작 구현(클라이언트 측)

• 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

• Web 1.0

  • 읽기 중심
  • 단방향 정보 제공

• Web 2.0

  • 참여, 공유, 개방
  • 양방향 소통(블로그, 위키백과, RSS)

• Web 3.0

  • 시맨틱 웹(Semantic Web)
  • 컴퓨터가 의미를 이해하고 추론하여 맞춤형 정보 제공(지능형 웹)