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Data Analysis/정보처리기사

[4과목 프로그래밍 언어 활용] 03. 네트워크 기초 활용

by suvii 2024. 4. 19.
  • 네트워크
    • 거리 기반 분류 : PAN, LAN, MAN, WAN
    • 토폴로지(형태) : 계층형(Tree), 버스형(Bus), 성형(Star), 링형(Ring), 망형(Mesh)
  • 데이터 전송
    • 방향 : 단방향 통신(Simplex), 반이중 통신(Half Duplex), 전이중 통신(Full Duplex)
    • 직렬 전송과 병렬 전송
        직렬 전송 (여-보-세-요 순차적) 병렬 전송 (요세여보 한꺼번에)
      전송 방식 순차적 동시에
      속도 느림 빠름
      특징 구축이 쉽고 비용이 효율적 흐름 제어 필요
    • 동기식 전송과 비동기식 전송
        동기식 전송 (일렬로 수박 전달) 비동기식 전송 (이름 불러서 하나씩 전달)
      전송 방식 타이밍 조정 필요 start bit, stop bit
      전송 효율(속도) 높음(고속) (착착 진행됨) 낮음(저속) (혼자 해야됨)
      구축 비용 고가 (여러 사람 필요) 저가 (한 사람 필요)
      회로 복잡도 복잡 (일렬로 세워야함) 단순 (이름 부르기만 하면 됨)
      특징 버퍼 장치 필요 (트럭 필요) 휴지 기간 o (쉬는 시간 o)
  • 근거리 통신망(LAN)
    • 구성 요소 : NIC, 리피터, 허브, 브리지, 라우터, 게이트웨이
    • 전송 방식 : 베이스 밴드(단거리), 브로드 밴드(장거리)
    • 프로토콜 : LLC(흐름 제어, 오류 처리 관리), MAC(물리적 전송 매체와의 연결방식 제어)
    • 표준 802.X 시리즈
      802.1 LAN의 전체 구성
      802.2 LLC
      802.3 CSMA/CD (유선)
      802.4 토큰 버스
      802.5 토큰 링
      802.11 WiFi
      802.15 블루투스
    • CSMA/CD(충돌 예방)
      • CSMA : 다른 사용자의 채널 사용 여부 확인
      • CD : 충돌 감지 및 제어
      • 작동 방식 : 충돌 발생 시 잼 신호를 보내고, 임의 시간 후 재전송
    • CSMA/CA(충돌 회피)
      • 토큰 버스 : 버스형 LAN에서 사용, 링을 따라 각 노드를 차례로 전달
      • 토큰 링 : 링형 LAN에서 사용, 물리적으로 연결된 링을 따라 순환(프리토큰, 비지토큰)
  • 데이터 교환 방식
    회선 교환 : 교환기를 이용해 두 지점을 물리적으로 접속
    축적 후 교환 - 메시지 교환 : 메시지를 축적한 후 전송
                         - 패킷 교환 - 데이터그램 방식 : 논리적 연결 없이 데이터 패킷 독립적 전송, 재정렬 필요
                                            - 가상회선 방식 : 회선 교환과 데이터그램 방식의 장점을 결합, 논리적 연결

  • 다중화 : 하나의 통신 회선을 여러 가입자가 동시에 사용할 수 있게 하는 기능
    • 주파수 분할 다중화기(FDM) : 고정된 채널 사이 보호대역(Guard Band) 존재
    • 시분할 다중화기(TDM) : 전송로의 데이터 전송 시간을 일정 시간 폭으로 나눠 여러 채널에 차례로 분배
      • 동기식 시분할 다중화 : 모든 채널에 타임슬롯 할당(데이터가 없는 경우에도)
      • 비동기식 시분할 다중화 : 실제로 데이터를 전송하는 채널에만 할당(효율적)
    • 코드 분할 다중화(CDM) : 확산 스펙트럼 기술 사용으로 전송 방해를 방지
    • 파장 분할 다중화(WDM) : 레이저의 빛을 이용하는 광 다중화 방식
    • 공간 분할 다중화(SDM) : 공간 차원에서 다중화 수행
    • 역다중화기(Inverse MUX) : 고속 통신 회선 하나 → 여러 개의 저속 회선으로 나누어 전송
    • 집중화기(Concentrator) : 여러 개의 저속 회선 → 모아서 하나의 고속 회선으로 전송
  • IP
    • IPv4/IPv6
        IPv4 IPv6
      주소 길이 32비트 128비트
      주소 개수 43억 43억*43억*43억*43억
      주소 할당 비순차적 할당 순차적 할당
      품질 제어 지원 수단 없음 품질 보장 용이
      모바일 IP 곤란 용이
      주소 유형 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트 유니캐스트, 멀티캐스트, 애니캐스트
    • IP 주소 클래스 (8비트씩 4부분)
      클래스 옥텟 IP 최상 비트
      A Class 0~127 0
      B Class 128~191 10
      C Class 192~223 110
    • IPv4/IPv6 전환 기술
      • 듀얼 스택(Dual Stack) : IPv4와 IPv6 모두 지원
      • 터널링(Tunneling) : IPv6 패킷을 IPv4 패킷 속에 캡슐화
      • 주소 변환(Address Translation) : IPv6 시스템과 IPv4 시스템 간의 헤더 변환
  • 서브넷
    • 서브네팅 : 하나의 IP 네트워크를 더 작은 네트워크로 분할
      • 200.1.1.0/24를 7개의 subnet으로 나눌 경우
        1. 7 ≤ 2³ → 3개의 비트 필요
        2. n번째 네트워크의 [네트워크 주소(처음)/브로드캐스트 주소(끝)/n번째 사용 가능한 IP] 찾기
    • 서브넷 마스크 : 네트워크 부분과 호스트 부분을 구분하는 데 사용
      • 203.241.132.82/27의 서브넷 마스크
        1. 27=8*3+3
        2. 11111111.11111111.11111111.11100000 → 255.255.255.224
    • 서브넷 마스크와 IP 주소의 AND 연산을 통해 네트워크 주소를 결정
      → 이 AND 연산이 같은 경우 같은 네트워크 영역에 들어있다고 확인할 수 있음
  • IP 기타 기술
    • NAT : 사설 IP 주소와 공인 IP 주소 간의 변환을 통해 내부 네트워크와 외부 인터넷 간의 통신을 가능하게 하는 기술, IPv4 주소 고갈 문제 해결을 위해 개발
      • Static NAT : 공인 IP 주소와 사설 IP 주소 1:1 매칭
      • Dynamic NAT : 공인 IP 주소와 사설 IP 주소 n:1 매칭
      • PAT : 공인 IP 주소와 사설 IP 주소 1:n 매칭
    • DNS : 도메인 이름을 IP 주소로 변환하거나 그 반대의 작업 수행
    • QoS : 네트워크 자원을 효율적으로 사용하여 특정 트래픽의 성능과 속도를 보장
    • VPN : 공용 네트워크를 통해 사설 네트워크에 안전하게 접속할 수 있게 하는 기술
    • DHCP : 네트워크 장치에 자동으로 IP 주소 할당하는 프로토콜
  • 프로토콜 (약속)
    • 기본 요소 : 구문, 의미, 타이밍 (구타의: 구타를 왜하냐 으이구)
  • 흐름제어 : 수신측의 처리 능력에 맞춰 송신측에서 데이터의 전송량이나 속도를 조절하는 기능
    • Stop and Wait : 각 패킷 전송 후 확인 응답을 받고 나서 다음 패킷 전송
    • Siding Window : 수신측에서 설정한 윈도우 크기만큼 확인 응답 없이 연속적으로 전송, 전송된 패킷에 대한 확인(ACK)이 수신되면 윈도우 옆으로 이동시켜 새 패킷 전송
    • Piggybacking : 양방향 통신, 동시에 교차 전송, 별도의 확인 응답(ACK) x
  • 오류제어 : 전송 중에 발생하는 오류를 검출하고 정정하는 기능
    • Stop and Wait : 데이터 전송 후, 수신측으로부터 확인 응답을 받을 때까지 대기 후 전송
    • Go Back N ARQ : 오류가 발생한 지점부터 모든 데이터를 재전송, 오류 발견 시 NACK 신호를 송신측에 보내고, 오류 이후의 데이터를 폐기(중복 전송의 단점 존재)
    • Selective Repeat ARQ : 여러 프레임 연속 전송, 오류가 난 프레임만 재전송
  • 오류 발생 원인 : 감쇄(신호 약해서), 지연 왜곡(속도 달라서), 상호 변조 잡음, 충격 잡음
  • 전송 오류 제어 방식
    • 전진 오류 수정(FEC) : 수신 측에서 재전송 요구 없이 스스로 오류를 검출하고 수정하는 방식
      ex) 해밍 코드, 상승 코드
    • 후진 오류 수정(BEC) : 오류 발견 시 송신측에 재전송 요구, 오류 제어는 ARQ에 의해 수행됨
      오류 검출 방식 : 패리티 검사, 순환 중복 검사(CRC) : FCS 추가, 체크섬
  • OSI 7계층
계층 설명 단위 프로토콜 장비
응용 계층 사용자 인터페이스   HTTP, FTP, SMTP  
표현 계층 데이터 형식 변환, 암호화      
세션 계층 통신 세션 관리      
전송 계층 종단 간 신뢰성 있는 데이터 전송, 오류 제어 및 흐름 제어 세그먼트 TCP, UDP  
네트워크 계층 비연결성, 비신뢰성 패킷 IP 라우터, L3 스위치
데이터링크 계층 신뢰성 있는 데이터 전송, 오류 제어 및 흐름 제어 프레임   L2 스위치, 브리지
물리 계층 데이터를 전기적 신호로 전환하여 전송 비트   통신 케이블, 리피터, 허브, NIC

(응표세전네데물)

 

  • 네트워크 장비
    • Lan 카드(LIC) : PC와 네트워크 간 정보 교환
    • 허브(Hub) : 집중화 장비
    • 리피터 : 디지털 신호 증폭
    • 브리지 : 두 개 이상의 LAN 연결
    • 스위칭허브 : 허브 기능에 스위치 기능 추가
    • 라우터(네비게이션) : 패킷을 목적지까지 최적의 경로를 통해 전달
  • TCP/IP 4계층 구조
    • 응용 계층 (응용+표현+세션)
      프로토콜 : TCP 계열(HTTP, FTP, SMTP, Telnet), UDP 계열(DNS, SNMP, DHCP)
    • 전송 계층 (전송 계층)
      프로토콜 : TCP(연결성, 느리지만 신뢰성), UDP(비연결성, 빠르지만 비신뢰성)
    • 인터넷 계층 (네트워크 계층)
      프로토콜 : IP, ICMP, IGMP, ARP(IP→MAC), RARP(MAC→IP)
    • 네트워크 액세스 계층 (데이터링크+물리)
      프로토콜 : Ethernet, X.25, RS-232C
  • 라우팅 프로토콜 : 패킷이 목적지까지 도달하는 경로를 결정하는 프로토콜
    • 정적 라우팅 프로토콜 : 경로를 관리자가 수동으로 설정
    • 동적 라우팅 프로토콜 : 라우터가 네트워크 상태에 따라 자동으로 결정
      • 외부 라우팅(EGP) : 서로 다른 자치 시스템 간 라우팅에 사용
        BGP : 대규모 네트워크, Path Vector 기반 라우팅 프로토콜
      • 내부 라우팅(IGP) : 하나의 자치 시스템 내에서 사용
        거리 벡터 알고리즘 - RIP : 벨만-포드 알고리즘, 최대 15홉, 소규모 네트워크, 30초마다 교환
        링크 상태 알고리즘 - OSPF : 다익스트라 알고리즘, 홉 수 + α 고려, 링크 상태 변화 시 정보 전송