컴퓨터 개론 √ 원리를 알면 IT가 맛있다 쉽게 배우는 컴퓨터 기본 원리 한빛미디어 교재출판부.

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Chapter 10. 네트워크와 인터넷

학습목표 네트워크 개념과 LAN과 WAN에 대해 살펴본다. 인터넷 개념과 인터넷 서비스에 대해 살펴본다. 인터넷 주소인 IP 주소와 도메인 이름에 대해 살펴본다. 인터넷 동작 과정을 단계별로 살펴본다. 네트워크에서 오류를 검출하는 방법에 대해 살펴본다.

LAN(Local Area Network)
Section 1: 네트워크의 개요 네트워크 전송매체 링크로 연결된 장치들의 모임 LAN(Local Area Network) 비교적 가까운 거리에 위치한 소수의 장치들을 서로 연결한 네트워크 일반적으로 하나의 사무실, 하나 또는 몇 개의 인접한 건물을 연결한 네트워크 연결 형식에 따른 분류 링형(ring)

링형 동작 과정 Section 1: 네트워크의 개요
① 데이터를 보내고자 하는 장치(장치 A)가 토큰을 획득하면 토큰이 비었는지를 확인한다. 비어 있으면 데이터와 목적지 주소를 토큰에 넣어 링을 통해 보낸다.

② 토큰이 장치 B에 도착하게 되는데, 목적지 주소가 자신의 주소와 다르므로 통과시킨다.

버스형(bus) 스타형(star) Section 1: 네트워크의 개요 하나의 통신 회선에 장치들을 연결
모든 장치들이 중앙에 위치한 한 장치에 연결

WAN Section 1: 네트워크의 개요 둘 이상의 LAN이 넓은 지역에 걸쳐 연결되어 있는 네트워크
일반적으로 지역과 지역, 국가와 국가간을 서로 연결하는 네트워크 둘 이상의 LAN이 연결되려면 라우터(router) 장치가 있어야 함

월드 와이드 웹 Section 2: 인터넷 전 세계의 수많은 컴퓨터들이 연결된 네트워크들의 집합체
1969년 미국 국방성에서 추진한 알파넷(ARPAnet : The Advanced Research Projects Agency Network)에서 시작되었는데, 이 알파넷은 국방성의 계약업체와 여러 대학의 컴퓨터들을 연결하는 데 사용 당시 군사적 목적의 인터넷은 1980년대 초부터 민간용으로 사용되기 시작하였으며, 1990년대 초에 월드 와이드 웹과 웹 브라우저가 개발되면서 인터넷의 사용자 수가 급격히 증가하기 시작 인터넷을 이용해서 사용할 수 있는 서비스 월드 와이드 웹, 전자우편, FTP, 텔넷 등 월드 와이드 웹 1989년 유럽 입자 물리 연구소(CERN : European Laboratory for Particle Physics)에서 고안 인터넷에서 정보를 쉽게 찾을 수 있도록 하는 서비스 하이퍼텍스트 방식을 이용하는데, 임의의 단어를 클릭하면 연결된 문서로 이동하게 되어 원하는 정보를 손쉽게 찾을 수 있음

월드 와이드 웹 Section 2: 인터넷 하이퍼텍스트 문서는 HTML(HyperText Markup Language)로 표현
<HEAD> <TITLE>HTML문서</TITLE> </HEAD> <BODY> <CENTER> <TABLE BORDER=“1”> <TR> <TD COLSPAN=“2”>제주교육대학교</TD> </TR> <TD COLSPAN=“2”>제주시 화북1동 4810번지</TD> <TD> </TD> <TD> </TD> </TABLE> </CENTER> </BODY> </HTML>

Section 2: 인터넷 전자우편 인터넷을 통해 편지를 교환하는 서비스로, 텍스트로 된 편지뿐만 아니라 그림, 소리, 동영상 등으로 이루어진 편지도 주고받을 수 있음 이용하는 방법에는 아웃룩 익스프레스와 같은 메일 관리 프로그램을 이용하는 방법과 네이버, 다음 등에서 제공하는 웹 메일 서비스를 이용하는 방법 네이버 웹 메일 서비스의 화면

Section 2: 인터넷 FTP 인터넷을 통해 컴퓨터 간에 파일을 송․수신하는 서비스로 큰 용량의 파일도 빠르게 송․수신할 수 있음 FTP 접속 화면

텔넷 Section 2: 인터넷 원격지의 컴퓨터를 인터넷을 통해 접속하여 자신의 컴퓨터처럼 사용할 수 있는 원격 접속 서비스
텔넷 접속 화면

인터넷 주소 부여 IP 주소 Section 3: 인터넷 주소
인터넷으로 연결된 컴퓨터들을 서로 구분하기 위해 각 컴퓨터에 서로 다른 인터넷 주소를 부여 IP 주소와 도메인 이름으로 구분 IP 주소 인터넷에 연결된 기기를 식별하는 유일한 번호 4개의 10진수 형태로 구성

네트워크 주소와 호스트 주소로 나뉘는 IP 주소
Section 3: 인터넷 주소 네트워크 주소와 호스트 주소로 나뉘는 IP 주소 네트워크 주소 : 기기가 속해있는 네트워크를 식별하는 데 사용 호스트 주소 : 그 네트워크 내에서 그 기기를 식별하는 데 사용

Section 3: 인터넷 주소 IP 주소 한 네트워크에 포함된 모든 기기들은 같은 네트워크 주소를 갖고 있어야 하고, 한 네트워크 내에 같은 주소를 갖는 기기가 있으면 안 됨 한 네트워크의 의미는 라우터와 같은 네트워크와 네트워크를 연결하는 기기 없이 기기들 사이에 통신이 이루어지는 범위

클래스로 네트워크 주소와 호스트 주소 구분하기
Section 3: 인터넷 주소 클래스로 네트워크 주소와 호스트 주소 구분하기 32비트 IP 주소 체계는 A, B, C, D, E의 다섯 가지 클래스로 구분 클래스 A 처음 8개의 비트가 네트워크 주소고, 24개의 비트가 호스트 주소인데 첫 번째 비트가 ‘0’

Section 3: 인터넷 주소 클래스 A 나타낼 수 있는 네트워크 주소는 다음과 같이 0.×.×.× ~127.×.×.×가 되는데, 이 중 127.×.×.×는 다른 용도로 예약되어 있으므로 사용할 수 없음

Section 3: 인터넷 주소 클래스 A 각 네트워크마다 나타낼 수 있는 호스트 주소는 × ~ ×

Section 3: 인터넷 주소 클래스 B 처음 16개의 비트가 네트워크 주소고, 16개의 비트가 호스트 주소인데 처음 두 비트가 ‘10’ 나타낼 수 있는 네트워크 주소는 ×.×~ ×.× 각 네트워크마다 나타낼 수 있는 호스트 주소는 x.×.0.0~×.×

Section 3: 인터넷 주소 클래스 C 처음 24개의 비트가 네트워크 주소고, 8개의 비트가 호스트 주소인데 처음 세 비트가 ‘110’ 나타낼 수 있는 네트워크 주소는 ×~ × 각 네트워크마다 나타낼 수 있는 호스트 주소는 ×.×.×.0~×.×.×.255

Section 3: 인터넷 주소 도메인 이름 한빛 미디어 웹사이트를 방문하려면 웹 브라우저 주소 입력창에 을 입력하면 된다.

DNS(Domain Name System)
Section 3: 인터넷 주소 도메인 이름 숫자 형태의 IP 주소를 기억하기 쉽게 하기 위해 부여된 이름 DNS(Domain Name System) 도메인 이름에 대한 IP 주소를 등록하고 있으면서 도메인 이름에 대한 IP 주소를 알려주거나 IP 주소에 대한 도메인 이름을 알려주는 일을 담당

DNS(Domain Name System)
Section 3: 인터넷 주소 DNS(Domain Name System) 도메인 이름에 대한 IP 주소 찾는 과정

Section 4: 인터넷의 동작 네트워크의 구성

데이터 전송의 시작은 애플리케이션에서 Section 4: 인터넷의 동작
인터넷 애플리케이션은 먼저 전송할 데이터를 운영체제 내의 TCP/IP 소프트웨어에게 전달하는데, 이때 데이터를 받을 PC2의 IP 주소와 포트 번호도 함께 전달한다.

데이터 전송의 시작은 애플리케이션에서 Section 4: 인터넷의 동작
IP 주소를 통해 수신측 기기가 정해지고, 포트 번호를 통해 수신할 애플리케이션이 정해져 원하는 기기의 애플리케이션에 데이터가 전달

포트 번호 등을 추가하는 TCP와 UDP Section 4: 인터넷의 동작 운영체제 내의 TCP/IP 소프트웨어
TCP 계층은 TCP(Transmission Control Protocol)와 UDP(User Datagram Protocol) 프로토콜 두 개로 구분. 신뢰성이 요구되는 애플리케이션에서는 TCP를 사용하고, 간단한 데이터를 빠른 속도로 전송하는 애플리케이션에서는 UDP를 사용

포트 번호 등을 추가하는 TCP와 UDP Section 4: 인터넷의 동작 TCP를 이용한 통신 데이터를 받은 수신측에서 응답

제어 정보와 포트 번호 등을 추가하는 TCP Section 4: 인터넷의 동작
TCP는 데이터 앞에 TCP 헤더를 추가한 후 이를 IP로 보냄

Section 4: 인터넷의 동작 제어 정보와 포트 번호 등을 추가하는 TCP TCP 헤더에 포함된 정보

Section 4: 인터넷의 동작 제어 정보와 포트 번호 등을 추가하는 TCP 통신 시작 단계에서의 SYN과 ACK 제어 정보

Section 4: 인터넷의 동작 제어 정보와 포트 번호 등을 추가하는 TCP 순서 번호와 인정 번호

Section 4: 인터넷의 동작 제어 정보와 포트 번호 등을 추가하는 TCP 큰 데이터는 TCP에서 적절한 크기로 분할

Section 4: 인터넷의 동작 포트 번호 등을 추가하는 UDP UDP는 데이터 앞에 UDP 헤더를 추가해서 IP로 보냄

Section 4: 인터넷의 동작 포트 번호 등을 추가하는 UDP UDP 헤더에 포함된 정보

Section 4: 인터넷의 동작 IP 주소 등을 추가하는 IP IP는 IP 헤더를 추가

Section 4: 인터넷의 동작 IP 주소 등을 추가하는 IP IP 헤더에 포함된 정보

Section 4: 인터넷의 동작 데이터 보낼 곳의 IP 주소 정하기 라우터1과 라우터2를 경유하여 데이터 전송

데이터 보낼 곳의 IP 주소 정하기 Section 4: 인터넷의 동작 라우팅 테이블 : 데이터를 어디로 보낼지를 나타낸 표
라우팅 테이블을 통해 데이터를 보낼 목적지 주소 정하기 1 목적지 주소 : 로 가정 수신 네트워크 주소와 넷마스크를 2진수로 변경

데이터 보낼 곳의 IP 주소 정하기 Section 4: 인터넷의 동작
넷마스크가 1인 부분을 비교 목적지 주소의 세 수와 수신 네트워크 주소의 세 수 비교 같으므로 두번째 행 선택 라우팅 테이블을 통해 데이터를 보낼 목적지 주소 정하기 2 목적지 주소 : 일치하지 않음. 첫번째 행 선택 넷마스크가 모두 0이므로 모든 목적지 주소에 적용 가능

데이터 보낼 곳의 IP 주소 정하기 Section 4: 인터넷의 동작

MAC 주소 등을 추가하는 IP Section 4: 인터넷의 동작
라우팅 테이블을 이용해서 데이터를 보낼 상대의 IP 주소가 정해졌으면 상대 네트워크 카드의 MAC 주소를 포함하는 MAC 헤더를 추가

MAC 주소 등을 추가하는 IP Section 4: 인터넷의 동작 MAC(Media Access Control) 주소
모든 네트워크 카드에 부여된 유일한 번호로 LAN 상에서의 실제 데이터 전송은 이 주소에 의해 이루어짐

Section 4: 인터넷의 동작 MAC 주소 등을 추가하는 IP 수신측의 MAC 주소 구하기

라우터를 경유해서 수신 LAN 라우터로 Section 4: 인터넷의 동작

메시지를 받은 라우터1은 MAC 헤더의 수신자 MAC 주소가 자신의 MAC 주소임을 확인

Section 4: 인터넷의 동작 라우터를 경유해서 수신 LAN 라우터로 MAC 주소에 문제가 없으면 MAC 헤더를 제거

라우터를 경유해서 수신 LAN 라우터로 Section 4: 인터넷의 동작 라우터1의 라우팅 테이블을 이용해서 보낼 곳 결정
주소 선정 수신측의 IP 주소: 기본 게이트웨이 선택 s1 인터페이스를 통해 의 주소를 지닌 라우터2로 보내기로 결정

라우터1에서 MAC 헤더를 추가하지 않고 s1 인터페이스를 통해 라우터2로 데이터를 전송

수신 LAN 라우터에서 목적지로 Section 4: 인터넷의 동작 라우터2의 라우팅 테이블을 이용해서 보낼 곳 결정 주소 선정
수신측의 IP 주소: e1 인터페이스를 통해 호스트로 직접 전송

수신 LAN 라우터에서 목적지로 Section 4: 인터넷의 동작
라우터2와 목적지는 같은 LAN 상에 있으므로 전송하기 전에 MAC 헤더를 추가

Section 4: 인터넷의 동작 수신 LAN 라우터에서 목적지로 완성된 데이터를 네트워크 카드를 통해 PC2로 전송

최종 목적지에서 Section 4: 인터넷의 동작
데이터를 받은 PC2는 MAC 헤더의 수신자 MAC 주소가 자신의 MAC 주소임을 확인하여 문제가 없으면 MAC 헤더를 제거

IP 헤더의 수신측 IP 주소가 자신의 IP 주소임을 확인하고 IP 헤더를 제거해 TCP로 보냄

데이터를 받은 TCP는 잘 받았다는 ACK 신호를 PC1에 보냄. 물론 PC1에서 PC2로 데이터가 전달된 과정과 동일한 절차를 거침

PC1에서 전송한 데이터가 분할된 것이라면 TCP에서 분할된 데이터를 모으는 일을 한다.

데이터 중복 전송 Section 5: 네트워크에서의 오류 검출 송신측에서 수신측으로 각 데이터를 두 번씩 보내는 방법
전송되는 데이터의 양이 많을 뿐만 아니라 수신측에서 두 데이터를 모두 비교하는데 많은 시간을 필요로 함

중복 정보 전송 Section 5: 네트워크에서의 오류 검출
전송할 데이터에 대한 중복 정보(예, 패리티 비트)를 생성해서 함께 보내는 방법

Section 5: 네트워크에서의 오류 검출 중복 정보 전송 중복 정보를 이용한 오류 검출 방법

수직 중복 검사 Section 5: 네트워크에서의 오류 검출
패리티 검사(parity check)라고도 하는데, 데이터에 대한 패리티 비트라는 중복 정보를 구해 데이터와 함께 수신측으로 전송

Section 5: 네트워크에서의 오류 검출 패리티 비트 구하기 수신측에서 오류 검사하기

세로 중복 검사 Section 5: 네트워크에서의 오류 검출 데이터를 행렬의 형태로 구성해 동작 동작 예 전송할 데이터
세로 중복 검사에서 중복 정보 구하기

Section 5: 네트워크에서의 오류 검출 세로 중복 검사 동작 예 전송되는 정보 수신측에서 오류 검사하기

순환 중복 검사 Section 5: 네트워크에서의 오류 검출 모듈로 -2 연산을 기반으로 하는 오류 검출 방법

순환 중복 검사 Section 5: 네트워크에서의 오류 검출 동작 과정 순환 중복 검사에서 중복 정보 구하기
수신측에서 오류 검사하기

순환 중복 검사 Section 5: 네트워크에서의 오류 검출 예 :

순환 중복 검사 Section 5: 네트워크에서의 오류 검출 예 ② 생성된 3비트의 나머지를 데이터에 추가해 수신측으로 전송
③ 수신측에서 받은 정보를 동일한 제수 1011로 모듈로-2 나눗셈을 해 나머지가 0이므로 오류가 없다고 판단하고 데이터를 받아들임

Section 5: 네트워크에서의 오류 검출 체크섬 동작 과정

체크섬 Section 5: 네트워크에서의 오류 검출 동작 과정
전송하고자 하는 데이터를 n비트 크기로 k개의 섹션으로 나눈 다음 이를 1의 보수 방법을 사용해 더함. 더한 값을 1의 보수화하면 체크섬이 됨

체크섬 Section 5: 네트워크에서의 오류 검출 동작 과정 중복 정보가 구해지면 데이터와 중복 정보를 함께 수신측에 전송
수신측에서 전송받은 정보에 대한 체크섬을 동일한 방법으로 구해 결과가 0이면 오류가 없는 것으로 간주하고 0이 아니면 오류로 간주

체크섬 Section 5: 네트워크에서의 오류 검출 예
① 전송하고자 하는 데이터를 다음과 같이 8비트씩 3개로 나눈 다음, 이를 1의 보수 방법을 적용해 더하고 이 합을 1의 보수화하면 검사합 이 나옴

체크섬 Section 5: 네트워크에서의 오류 검출 예 ② 구한 체크섬을 데이터와 함께 수신측으로 전송
③ 수신측에서 받은 정보를 8비트씩 4로 나눈 다음, 발신측에서와 마찬가지 방법으로 체크섬을 구한다. 구한 값이 0이므로 오류가 없는 것으로 간주함

Thank you

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