정처기 필기 요약 - 응용 SW 기초 기술 활용

운영체제

컴퓨터 시스템의 자원들을 효율적으로 관리하며, 사용자가 컴퓨터를 편리하고 효과적으로 사용할 수 있도록 환경을 제공하는 여러 프로그램의 모임

 

하드웨어 - 운영체제 - 유틸리티 - 응용 프로그램 - 사용자

 

운영체제의 목적

처리능력 향상, 사용 가능도 향상, 신뢰도 향상, 반환 시간 단축 등

 

운영체제의 성능을 평가하는 기준

- 처리능력 : 일정 시간 내에 시스템이 처리하는 일의 양

- 반환 시간 (응답 시간) : 시스템에 작업을 의뢰한 시간부터 처리 완료될 때까지 걸리는 시간

- 사용 가능도 : 시스템을 사용할 필요가 있을 때 즉시 사용 가능한 정도

- 신뢰도 : 주어진 문제를 정확하게 해결하는 정도

 

운영체제의 기능

프로세서 (처리기 / Processer / CPU), 기억장치 (주기억, 보조 기억), 입출력 장치, 파일 및 정보 등의 자원 관리

자원을 효율적으로 관리하기 위해 스케쥴링 기능 제공

사용자와 시스템 간 편리한 인터페이스 제공

각종 하드웨어와 네트워크를 관리 제어

데이터 관리, 데이터 및 자원의 공유 기능 제공

시스템의 오류 검사 및 복구

자원 보호 기능 제공

가상 계산기 기능 제공

 

운영 체제의 주요 자원 관리

- 프로세스 관리 : 프로세스 스케쥴링 및 동기화 관리

- 기억장치 관리 : 프로세스에게 메모리 할당 및 회수 관리

- 주변 장치 관리 : 입출력 장치 스케쥴링 및 전반적인 관리

- 파일 관리 : 파일의 생성과 삭제, 변경, 유지 등의 관리

 

운영체제의 종류

Windows

UNIX

LINUX

MacOS

MS-DOS

 

 

Windows

마이크로소프트에서 개발한 운영체제

 

윈도우 시스템의 특징

- 그래픽 사용자 인터페이스 GUI : 마우스로 아이콘이나 메뉴를 선택하여 모든 작업을 수행

- 선점형 멀티태스킹

: 동시에 여러 개의 프로그램을 실행하는 멀티태스킹을 하면서 운영체제가 각 작업의 CPU 이용 시간을 제어하여 응용 프로그램 실행 중 문제가 발생하면 해당 프로그램을 강제 종료시키고 모든 시스템 자원을 반환

- Pnp (Plug and Play)

: 하드웨어를 설치할 때 해당 하드웨어를 사용하는데 필요한 시스템 환경을 운영체제가 자동으로 구성해주는 기능

- OLE (Object Linking and Embedding)

: 다른 응용 프로그램에서 작성된 문자나 그림 등의 개체를 현재 작성 중인 문서에 자유롭게 연결하거나 삽입하여 편집할 수 있는 기능

- Single User 시스템 : 컴퓨터 한 대를 한 사람이 독점 사용

 

 

UNIX

1960년대 AT&T 벨 연구소, MIT, General Electric 이 공동 개발한 운영체제

시분할 시스템을 위해 설계된 대화식 운영체제

소스코드가 개방형 시스템으로 구성되어 있음

대부분 C언어로 작성되어 이식성이 높으며 장치, 프로세스 간 호환성이 높음

트리 구조의 파일 시스템을 가짐

 

- 커널 Kernel

컴퓨터가 부팅될 때 주 기억장치에 적재된 후 상주하면서 실행됨

하드웨어를 보호하고 프로그램과 하드웨어 간의 인터페이스 역할을 담당

프로세스 관리, 기억장치 관리, 파일 관리, 입출력 관리, 프로세스 간 통신, 데이터 전송 및 변한 등 여러 가지 기능 수행

 

- 쉘 Shell

명령어를 인식하여 수행하는 명령어 해석기

시스템과 사용자 간의 인터페이스 감당

DOS의 COMMAND.COM과 같은 기능 수행

주 기억장치에 상주하지 않고 명령어가 포함된 파일 형태로 존재

보조 기억장치에서 교체 처리 가능

파이프 라인 (둘 이상의 명령을 함께 처리한 결과를 다른 명령의 입력으로 전환하는 기능) 기능 지원

입출력 재지정을 통해 입력과 출력의 방향을 변경할 수 있음

공용 Shell이나 사용자가 만들 Schell을 사용할 수 있음

 

- 유틸리티 Utility Program

사용자가 작성한 외부 프로그램을 처리

DOS에서의 외부 명령어에 해당

에디터, 컴파일러, 인터프리터, 디버거 등

 

 

LINUX

1991년 리누스 토발즈가 UNIX를 기반으로 개발한 운영체제

프로그램 소스 코드가 무료로 공개되어 있어 사용자가 원하는 기능을 취할 수 있고 다양한 플랫폼에 설치하여 사용이 가능하여 재배포 가능

UNIX와 완벽하게 호환

대부분의 특징이 UNIX와 동일

 

 

MacOS

1980년대 애플사가 UNIX를 기반으로 개발한 운영체제

애플사에서 생산하는 제품에서만 사용 가능

드라이버 설치 및 install / uninstall 과정이 단순

 

 

저장장치 관리

저장장치 계층 구조의 특징

주기억장치는 각기 자신의 주소를 가지는 워드 또는 바이트들로 구성되어 주소를 이용하여 접근

보조기억장치에 있는 프로그램이나 데이터는 CPU가 직접 액세스 할 수 없음

보조기억장치에 있는 데이터는 주기억장치에 적재된 후 CPU에 의해 액세스

 

기억장치의 관리 전략의 개요

- Fetch 반입 전략

보조기억장치에 보관 중인 데이터를 언제 주기억장치에 적재할 것인지를 결정하는 전략

* 요구 반입 : 실행 중인 프로그램이 특정 프로그램이나 데이터 등의 참조를 요구할 때 적재

* 예상 반입 : 실행 중인 프로그램에 의해 참조될 프로그램이나 데이터를 미리 예상하여 적재

 

- Placement 배치 전략

새로 반입되는 데이터를 주기억장치의 어디에 위치시킬 것인지를 결정하는 전략

* 최초 적합 First Fit : 배치가 가능한 크기의 빈 영역 중에서 첫 번째 분할 영역에 배치

* 최적 적합 Best Fit : 배치가 가능한 크기의 빈 영역 중에서 단편화를 가장 적게 남기는 분할 영역에 배치

* 최악 적합 Worst Fit : 배치가 가능한 크기의 빈 영역 중에서 단편화를 가장 많이 남기는 분할 영역에 배치

 

단편화

* 내부 단편화 : 배치 후 남은 공간

* 외부 단편화 : 배치를 못해 빈 공간으로 남아있는 공간

- 재배치 전략

주기억장치의 모든 영역이 이미 사용 중인 상태에서 새로운 프로그램이나 데이터를 배치하려고 할 때, 이미 사용 중인 영역 중에서 어느 영역을 교체할 것인지를 결정하는 전략

FIFO, OPT, LRU, LFU, NUR, SCR 등

 

 

주기억장치 할당

프로그램이나 데이터를 실행시키기 위해 주기억장치에 어떻게 할당할 것인지에 대한 내용

 

연속 할당 기법

프로그램을 주기억장치에 연속으로 할당하는 기법

 

- 단일 분할 할당 기법

주기억장치를 운영체제 영역과 사용자 영역으로 나눠 한 순간에는 오직 한 명의 사용자만이 주기억장치의 사용자 영역을 사용하는 기법

* 오버레이 기법

주기억장치보다 큰 사용자 프로그램을 실행하기 위한 기법

보조기억장치에 저장된 하나의 프로그램을 여러 개의 조각으로 분할한 후 필요한 조각을 차례로 주기억장치에 적재하여 프로그램을 실행

* 스와핑 기법

하나의 프로그램 전체를 주기억장치에 할당하여 사용하다 필요에 따라 다른 프로그램과 교체하는 기법

 

 

- 다중 분할 기법

* 고정 분할 할당 기법 : 프로그램에 할당하기 전에 운영체제가 주기억장치의 사용자 영역을 여러 개의 고정된 크기로 분할하고 준비상태 큐에서 분비 중인 프로그램을 각 영역에서 할당하여 수행하는 기법

* 동적 분할 할당 기법 (가변 분할 할당 기법) : 미리 주기억장치에 분할해 놓는 것이 아닌 프로그램을 주기억장치에 적재하면서 필요한 만큼의 크기로 명역을 분할

 

분산 할당 기법

프로그램을 특정 단위의 조각으로 나누어 주기억장치 내에 분산하여 할단하는 기법

페이징 기법 , 세그먼테이션 기법

 

 

가상 기억장치 구현 기법 / 페이지 교체 알고리즘

 

가상 기억장치

보조기억장치의 일부를 주기억장치처럼 사용하는 것

용량이 작은 주기억장치를 마치 큰 용량을 가진 것처럼  사용할 수 있음

프로그램을 여러 작은 블록 단위로 나누어서 가상 기억장치에 보관해 놓고, 프로그램 실행 시 요구되는 블록만 주기억장치에 불연속적으로 할당하여 처리

주기억장치의 이용률과 다중 프로그래밍 효율 상승

가상 기억장치에 저장된 프로그램을 실행하려면 가상 기억장치의 주소를 주기억장치의 주소로 바꾸는 주소 변환 (Mapping) 작업이 필요

연속 할당 방식에서 발생할 수 있는 단편화를 해결할 수 있음

 

페이징 기법

가상 기억장치의 보관되어 있는 프로그램과 주기억장치의 영역을 동일한 크기로 나눈 후 나눠진 프로그램을 동일하게 나눠진 주기억장치의 영역에 적재시켜 실행하는 기법

프로그램을 일정한 크기로 나눈 크기를 페이지라 하고 페이지 크기로 일정하게 나누어진 주기억장치의 단위를 페이지 프레임이라고 함

외부 단편화는 발생하지 않으나 내부 단편화는 발생할 수 있음

Mapping 작업을 위해서 페이지 맵 테이블이 필요함

 

세그먼트 기법

가상 기억장치에 보관되어 있는 프로그램을 다양한 크기의 논리적인 단위로 나눈 후 주기억장치에 적재시켜 실행시키는 방법

프로그램을 논리적인 크기로 나눈 단위를 세그먼트라고 함

내부 단편화는 발생하지 않으나 외부 단편화는 발생할 수 있음

Mapping 작업을 위해서 세그먼트 맵 테이블이 필요함

세그먼트가 주기억장치에 적재될 때 다른 세그먼트에게 할당된 영역을 침범할 수 없으며 이를 위해 기억장치 보호키가 필요

 

페이징 VS 세그먼트

고정 크기 분할 : 페이지

가변 크기 분할 : 세그먼트

 

ex) 파일 크기가 5K일 때

페이지 : 고정 크기인 2K 용량으로 3개를 주면 1K의 용량이 남음 = 내부 단편화 발생

세그먼트 : 5K 용량으로 주면 6K가 들어왔을 때 모두 들어갈 수 없음 = 외부 단편화 발생

 

페이지 교체 알고리즘

페이지 부재가 발생했을 때 가상 기억장치의 필요한 페이지를 주기억장치에 적재해야 하는데 이럴 경우 주기억장치의 모든 페이지 프레임이 사용 중이면 어떤 페이지 프레임을 선택하여 교체할 것인지 결정하는 기법

 

- OPT 최적 교체 (Optimal replacement)

앞으로 가장 오랫동안 사용하지 않을 페이지를 교체 (예상)

 

- FIFO (First In First Out)

페이지가 주기억장치에 적재될 때마다 그때의 시각을 시간을 기억시켜 가장 먼저 들어와서 오래 있었던 페이지를 교체

먼저 들어온 것이 먼저 나감

 

- LRU (Least Recently Used)

최근에 가장 오랫동안 사용하지 않은 페이지를 교체

페이지마다 Counter나 Stack을 두어 현시점에서 가장 오래전에 사용된 페이지 교체

 

- LFU (Least Frequently Used)

사용 빈도가 가장 적은 페이지를 교체

 

- NUR (Not Used Frequency)

최근에 사용하지 않은 페이지를 교체

최근 사용 여부를 확인하기 위해 페이지마다 참조 비트와 변형 비트와 사용

 

 

가상 기억장치 기타 관리사항

 

페이지 크기에 따른 특징

- 페이지 크기가 작을 경우

단편화와 주기억장치로 이동하는 시작 감소

불필요한 내용이 적재될 확률이 낮아 워킹 셋이 효율적으로 유지

Locality에 더욱 일치하여 기억장치에 효율 상승

페이지 맵 테이블 크기가 커지므로 매핑 속도가 늦어짐

디스크 접근 횟수가 많아져 전체적인 입출력 시간이 늘어남

 

- 페이지 크기가 클 경우

단편화와 주기억장치로 이동하는 시간이 증가

프로세스 수행에 불필요한 내용까지 적재될 수 있음

페이지 맵 테이블 크기가 작아지므로 매핑 속도가 빨라짐

디스크 접근 횟수가 줄어들어 전체적인 입출력 시간이 줄어듦

 

스래싱

프로세스의 처리 시간보다 페이지 교체에 소요되는 시간이 더 많아지는 현상

다중 프로그래밍 시스템이나 가상 기억장치를 사용하는 시스템에서 하나의 프로세스 수행 중 자주 페이지 부재가 발생하면서 나타나는 현상

전체 프로세스 성능이 저하됨

다중 프로그래밍의 정도가 높아짐에 따라 CPU의 이용률은 어느 특정 시점까지는 높아지지만 다중 프로그래밍의 정도가 더욱 커지면 스래싱이 나타나고 CPU의 이용률은 급격히 감소됨

 

스래싱 현상 방지 방법

- 다중 프로그래밍의 정도를 적정 수준으로 유지

- 페이지 부재 빈도를 조절하여 사용

- 워킹 셋 유지

- 부족한 자원 증설, 일부 프로세스 중단

- CPU 성능에 대한 자료의 지속적 관리 및 분석으로 임계치를 예상하여 운영

 

Locality

프로세스가 실행되는 동안 주 기억장치를 참조할 때 일부 페이지만 집중적으로 참조하는 성질이 있다는 이론

스래싱을 방지하기 위한 워킹 셋 이론의 기반

프로세스가 집중적으로 사용하는 페이지를 알아내는 방법

 

- 시간 구역성

프로세스가 실행되는 동안 하나의 페이지를 일정 시간 동안 집중적으로 액세스 하는 현상

시간 구역성이 이루어지는 기억 장소

: 반복, 스택, 부프로그램, 1씩 증감, 집계에 사용되는 변수

 

- 공간 구역성

프로세스 실행 시 일정 위치의 페이지를 집중적으로 액세스 하는 현상

공간 구역성이 이루어지는 기억 장소

: 배열 순회, 순차적 코드의 실행, 프로그래머들이 관련된 변수들을 서로 근처에 선언하여 할당되는 기억 장소

 

워킹 셋

프로세스가 일정 시간 동안 자주 참조하는 페이지들의 집합

자주 참조되는 워킹 셋을 주기억장치에 상주시켜 페이지 부재 및 페이지 교체 현상이 줄어들어 프로세스의 기억장치 사용이 안정됨

워킹 셋은 시간에 따라 변화

 

페이지 부재 빈도 방식

페이지 부재 빈도는 페이지 부재가 일어나는 횟수

페이지 부재율에 따라 주기억장치에 있는 페이지 프레임 수를 조정하여 적정 수준으로 유지하는 방식

운영체제는 프로세스 실행 초기에 임의의 페이지 프레임 할당 후 페이지 부재율에 따라 프레임을 할당하거나 회수

 

프리 페이징

처음의 과도한 페이지 부재를 방지하기 위해 필요할 것 같은 모든 페이지를 한꺼번에 페이지 프레임에 적재하는 기법

 

 

 

프로세스의 개요

프로세서에 의해 처리되는 사용자 프로그램이나 시스템 프로그램을 의미

실행 중인 프로그램을 의미하며 작업 혹은 task라고도 함

 

프로세스의 또 다른 형태

- PCB를 가진 프로그램

- 실기억 장치에 저장된 프로그램

- 디스패치가 가능한 단위

- 프로시저(부 프로그램)가 활동 중인 것

- 비동기적 행위 (다수의 프로세스가 서로 독립적으로 실행)를 일으키는 주체

- 지정된 결과를 얻기 위한 일련의 계통적 동작

- 목적 또는 결과에 따라 발생되는 사건들의 과정

- 운영체제가 관리하는 실행 단위

 

PCB (Process Control Block)

운영체제가 프로세스에 대한 중요한 정보를 저장해 놓은 곳

프로세스가 생성될 때마다 고유의 PCB를 생성하고 프로세스 완료 시 제거됨

PCB에 저장되는 정보

- 프로세스 현재 상채

- 포인터

- 프로세스 고유 식별자

- 스케쥴링 및 프로세스의 우선순위

- CPU 레지스터 정보

- 주기억장치 관리 정보

- 입출력 상태 정보

- 계정 정보

 

프로세스 상태 전이

- 제출 : 작업을 처리하기 위해 사용자가 작업을 시스템에 제출한 상태

- 접수 : 제출된 작업이 스풀 공간인 디스크의 할당 위치에 저장한 상태

- 준비

: 프로세스가 프로세서를 할당받기 위해 기다리고 있는 상태

프로세스는 준비상태 큐에서 실행 준비

Job 스케쥴러에 의해 수행

- 실행

: 준비 상태 큐에 있는 프로세스가 프로세서를 할당받아 실행되는 상태

프로세스 수행이 완료되기 전에 프로세스에게 주어진 할당 시간이 종료되면 프로세스는 준비 상태로 전이

실행 중이 프로세스에 입출력 처리가 필요하면 실행 중인 프로세스는 대기상태로 전이

CPU 프로세스에 의해 수행

- 대기 

: 프로세스에 입출력 처리가 필요하면 현재 실행 중인 프로세스가 중단되고, 입출력 처리가 완료될 때까지 대기하고 있는 상태

 

프로세스 상태 전이 관련 용어

- Dispatch : 준비 상태에 대기하고 있는 프로세스 중 하나가 프로세스를 할당받아 실행 상태로 정의되는 과정

- Wake up : 입출력 작업이 완료되어 프로세스가 대기 상태에서 준비 상태로 전이되는 과정

- Spooling

: 입출력 장치의 공유 및 상대적으로 느린 입출력 장치의 처리 속도를 보완하기 위해 입출력할 데이터를 직접 장치에 보내지 않고 나중에 한꺼번에 입출력하기 위해 디스크에 저장하는 과정

- 교통량 제어기 : 프로세스의 상태에 대한 조사와 통보를 담당

 

스레드 Thread

프로세스 내에서의 작업 단위로서 시스템의 여러 자원을 할당받아 실행하는 프로세스 단위

프로세스의 일부 특성을 가지고 있어 경량 프로세스라고도 함

동일 프로세스 환경에서 독립적인 다중 수행 가능

 

스레드의 분류

- 사용자 수준의 스레드 : 사용자가 만든 라이브러리를 사용하여 운용하기 때문에 속도는 빠르지만 구현이 어려움

- 커널 수준의 스레드 : 운영체제의 커널에 의해 스레드를 운영하기 때문에 속도는 느리지만 구현이 쉬움

 

스레드 사용의 장점

- 하나의 프로세스를 여러 개의 스레드로 생성하여 병행성을 증진할 수 있음

- H/W, O/S의 성능과 응용 프로그램의 처리율을 향상할 수 있음

- 응용프로그램의 응답 시간을 단축시킬 수 있음

- 프로세스들 간의 통신이 향상

- 공통적으로 접근 가능한 기억장치를 통해 효율적으로 통진

 

 

스케쥴링

프로세스가 생성되어 실행될 때 필요한 시스템의  여러 자원을 해당 프로세스에게 할당하는 작업

프로세스가 생성되어 완료될 때까지 여러 종류의 스케쥴링 과정을 거침

그 종류에는 단기, 중기, 장기 스케줄링이 있음

 

문맥 교환

: 하나의 프로세스에서 다른 프로세스로 CPU가 할당되는 과정에서 발생되는 것

새로운 프로세스에 CPU를 할당하기 위해 현재 CPU가 할당된 프로세스의 상태 정보 저장

새로운 프로세스의 상태 정보를 설정한 후 CPU를 할당하여 실행하도록 하는 작업

 

스케쥴링의 목적

CPU나 자원을 효율적으로 사용하기 위한 정책

균형 있는 자원의 사용

무한 연기 회피

공정성 : 모든 프로세스에게 공정하게 할당

처리율 (처리량) 증가 : 단위 시간당 프로세스를 처리하는 비율 혹은 양을 증가

CPU 이용률 증가 : CPU의 낭비 시간을 줄이고 CPU가 순수 프로세스를 실행하는 데 사용되는 시간 비율 증가

우선순위 제도 : 우선순위가 높은 프로세스를 먼저 실행

오버헤드 최소화 : 어떤 처리를 하기 위해 들어가는 간접적인 처리시간이나 메모리를 최소화

응답 시간 최소화 : 작업을 지시하고 반응하기 시작하는 시간을 최소화

반환 시간 최소화 : 프로세스를 제출한 시간부터 실행이 완료될 때까지 걸리는 시간 최소화

대기 시간 최소화 : 프로세스가 준비상태 큐에서 대기하는 시간 최소화

 

프로세스 스케쥴링의 기법

참고자료 : blog.naver.com/rlaauddlf200/30141162460

- 비선점 스케쥴링

강제 종료 불가능

이미 할당된 CPU를 다른 프로세스가 강제로 빼앗아 사용할 수 없음

프로세스가 CPU를 할당받으면 완료될 때까지 사용

프로세스 응답 시간 예측이 용이

일괄 처리 방식에 적합

중요한 (짧은) 작업이 중요하지 않은 (긴) 작업을 기다리는 경우가 발생할 수 있음

FCFS, SJF, 우선순위, HRN, 기한부 등의 알고리즘

 

- 선점 스케쥴징

강제 종료 불가능

우선순위가 높은 다른 프로세스가 CPU를 강제로 빼앗아 사용할 수 있음

우선순위가 높은 프로세스를 빠르게 처리할 수 있음

빠른 응답 시간을 요구하는 대화식 시분할 시스템에 사용

많은 오버헤드를 초래함

선점이 가능하도록 일정 시간 배당에 대한 인터럽트용 타이머 클록이 필요

Round Robin, SRT, 선점 우선순위, 다단계 큐, 다단계 피드백 큐 등의 알고리즘

 

 

환경변수

시스템 소프트웨어의 동작에 영향을 미치는 동적인 값들의 모임

 

Windows 환경 변수

Windows에서 환경 변수를 명령어나 스크립트에서 사용하기 위해서는 변수명 앞뒤에 %를 붙여야 함

 

UNIX / LINUX 환경 변수

UNIX나 LINUX에서 환경 변수를 사용하기 위해서는 변수명 앞에 $를 붙여야 함

 

 

운영체제 기본 명령어

CUI (Command Line Interface) : 키보드로 명령어를 입력하여 작업을 수행하는 인터페이스

GUI (Graphic User Interface) : 마우스로 아이콘이나 메뉴를 선택하여 작업을 수행하는 인터페이스

 

Windows & UNIX / LINUX 기본 명령어

 

인터넷

TCP/IP 프로토콜을 기반으로 전 세계 수만은 컴퓨터와 네트워크들이 연결된 광범위한 컴퓨터 통신망

미 국방성의 ARPANET에서 시작

유닉스 운영체제를 기반으로 함

인터넷에 연결된 컴퓨터는 고유한 IP주소를 가짐

인터넷을 구성하기 위해서는 브리지, 라이터, 게이트웨이가 사용됨

백본 : 네트워크를 연결하여 중추적 역할을 하는 네트워크로 인터넷의 주가 되는 기간망을 일컫는 용어

 

IP 주소 (Internet Protocol Address)

참고자료 : m.blog.naver.com/wnrjsxo/221191938036

인터넷에 연결된 컴퓨터를 구분하기 위한 고유한 주소

8비트씩 4 부분으로 수정됨 (IPv4)

 

서브네팅

할당된 네트워크 주소를 다시 여러 개의 작은 네트워크로 나누어 사용

IPv4의 주소 부족 문제를 해결하기 위한 방법

서브넷 마스크 : 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하기 위한 비트

 

IPv6

IPv4의 주소 부족 문제를 해결하기 위해 개발됨

128비트의 긴 주소를 사용하여 주소 부족 문제를 해결할 수 있고, 자료 전송 속도가 빠름

 

인증성, 기밀성, 데이터 무결성의 지원으로 보안 문제 해결 가능

- 인증성 : 사용자의 식별과 접근 권한 검증

- 기밀성 : 시스템 내의 정보와 자료는 인가된 사용자에게만 접근 허용

- 무결성 : 시스템 내의 정보는 인가된 사용자만 수정 가능

 

Traffic Class, Flow Label을 이용하여 등급별, 서비스별로 패킷을 구불할 수 있어 품질 보장이 용이

- Traffic Class : IPv6 패킷의 클래스나 우선순위를 나타내는 필도

- Flow Label : 네트워크 상에서 패킷들의 흐름에 대한 특성을 나타내는 필도

 

주소체계 (브로트케스트 없음에 주의)

- 유니케스트 : 1 대 1 통신

- 멀티캐스트 : 1 대 N 통신

- 애니캐스트 : 1 대 1 통신 (유니캐스트와 달리 송신자와 가장 가까이 있는 수신자 간의 통신)

 

도메인 네임

IP 주소 사람이 이해하기 쉬운 문자 형태로 표현한 것

도메인 네임을 IP 주소로 변환하는 역할을 하는 시스템을 DNS라고 하며 이런 역할을 하는 서버를 DNS 서버라고 함

도메인 네임의 구성

 

OSI 참조 모델

다른 시스템 간의 원활한 통신을 위해 ISO(국제표준화기구)에서 제안한 통신 규약 (포로토콜)

 

- 물리 계층 Physical

전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성에 대한 규칙을 정의

물리적 전송 매체와 신호 장식을 정의

RS-232C, X.21 등의 표준

관혈 장비 : 리피터, 허브

데이터 단위 : 비트

 

- 데이터 링크 계층 Datalink

두 개의 인적 개방 시스템들 간의 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 함

주요 기능 : 흐름 제어, 프레임 동기화, 오류 제어, 순서 제어

HDLC, LAPB, LLC, MAC, LAPD, PPP 등의 표준

관련 장비 : 브리지

데이터 단위 : 프레임

 

- 네트워크 계층 Network

개방 시스템들 강의 네트워크 연결을 관리하고 데이터의 교환 및 중계 기능

네트워크 연결 설정, 유지, 해제

경로 설정, 데이터 교환 및 중계, 트래픽 제어, 패킷 정보 전송 수행

X.25, IP 등의 표준

관련 장비 : 라이터

데이터 단위 : 패킷

 

- 전송 계층 Transport

논리적 안정과 균일한 데이터 전송 서비스를 제공

종단 시스템 간의 투명한 데이터 전송을 가능하게 함

종단 시스템 간의 전송 연결 설정, 데이터 전송, 연결 해제 기능

주소 설정, 다중화, 오류 제어, 흐름 제어

TCP, UDP 등의 표준

관련 장비 : 게이트웨이

데이터 단위 : 세그먼트

 

- 세션 계층 Session

송수신 측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당

동기점 : 송수신 측간의 대화 동기를 위해 전송하는 정보를 일정한 부분에 두어 정보의 수신 상태를 체크하는 포인트

데이터 단위 : 메시지

 

- 표현 계층 Presentation

데이터를 응용 계층, 세션 계층에 보내기 전에 계층에 맞게 변환

서로 다른 데이터 표현 형태를 갖는 시스템 간 상호 접속을 위해 필요한 계층

코드 변한, 데이터 암호화, 데이터 입축, 구문 검색, 정보 형식 변환, 문맥 관리 기능

데이터 단위 : 메시지

 

- 응용 계층 Application

사용자가 OSI 환경에 접속할 수 있도록 서비스 제공

프로세스 간의 정보 교환, 전자 사서함, 가상 터미널 등의 서비스 제공

 

 

네트워크 관련 장비

 

네트워크 인터페이스 카드 Network Interface Card

컴퓨터를 연결하는 장치로 정보 전송 시 정보가 케이블을 통해 전송될 수 있도록 정보 형태를 변경

이더넷 카드 혹은 네트워크 어댑터라고도 함

 

허브 Hub

가까운 거리의 컴퓨터를 연결하는 장치

각 회선을 통합적으로 관리하며 신호 증폭 기능을 하는 리피터의 역할 도 표함

- 더미 허브

: 네트워크에 흐르는 모든 데이터를 단순히 연결만 함

LAN이 보유한 대역폭을 나누어 제공

- 스위핑 허브

: 네트워크상에 흐르는 데이터의 유무 및 흐름을 제어하여 각각의 노드가 허브의 최대 대역폭을 사용할 수 있는 지능형 허브

 

리피터 Repeater

전송되는 신호가 원래의 형태와 다르게 왜곡되거나 약해질 경우 원래의 신호 형태로 재생하여 다시 전송하는 역할

근접한 네트워크 사이에 신호를 전송

전송 거리의 연장 또는 배선의 자유도를 높이는 용도

 

브리지 Bridge

LAN와 LAN을 연결하거나 LAN안에서 컴퓨터 그룹을 연결

데이터 링크 계층 중 MAC 계층에서 사용되므로 MAC 브리지라고도 함

 

스위치 Switch

LAN과 LAN을 연결하여 훨씬 더 큰 LAN을 만드는 장치

포트마다 각기 다른 전송속도를 지원하도록 제어할 수 있음

수십 ~ 수백 개의 포트를 지원

 

라우터 Router

LAN과 LAN의 연결 기능에 데이트 전송의 최적 경로를 선택할 수 있는 기능을 추가

서로 다른 LAN이나 LAN과 WAN의 연결도 수행

접속 가능한 경로에 대한 정보를 Routing Table에 저장하여 보관

 

게이트웨이 Gateway

전 계층의 프로토콜 구조가 다른 네트워크의 연결을 수행

LAN에서 다른 네트워크에 데이터를 송수신하는 출입구 역할을 함

 

 

프로토콜

서로 다른 기기들 간의 데이터 교환을 원활하게 수행할 수 있도록 표준화시켜 놓은 통신 규약

 

포로토콜의 기본 요소

- 구문 : 전송하고자 하는 데이터의 형식, 부호화, 신호 레벨 등을 규정

- 의미 : 주 기기 간의 효율적이고 명확한 정보 전송을 위한 협조 사항과 요류 관리를 위한 제어 정보를 규정

- 시간 : 두 기기 간의 통신 속도, 메시지의 순서 제어 등을 규정

 

프로토콜의 기능

- 단편화와 재결합

* 단편화 : 송신 측에서 전송할 데이터를 전송에 알맞은 작은 크리의 블록으로 자르는 작업

* 재결합 : 수신 측에서 수신한 단편화된 데이터를 다시 모으는 작업

- 캡슐화

:단편화된 데이터에 주소, 오류 검출 코드, 프로토콜 제어 정보를 부가하는 것

- 흐름제어

수신 측에서 송신 측의 데이터 전송 속도나 전송량을 제어할 수 있는 기능

정지 - 대기 방식이나 슬라이딩 윈도우 방식을 이용

- 오류제어

전송 중에 발생하는 오류를 검출하고 정정하여 데이터나 제어벙보의 파손에 대비하는 기능

- 동기화

송수신 측이 같은 상태를 유지하도록 타이밀을 맞추는 기능

- 순서 제어

전송되는 데이터 블록에 전송 순서를 부여하여 연결 위주의 데이터 전송 방식에 사용

흐름 제어 및 요류 제어를 용이하게 함

- 주소 지정

데이터가 목적지 까지 정확하게 전송될 수 있도록 목적지 이름, 주소, 경로를 부여하는 기능

- 다중화

한 개의 통신 회선을 여러 가입자들이 동시에 사용하도록 하는 기능

- 경로 제어

송수신 측간의 송신 경로 중에서 최적의 패킷 교환 경로를 설정하는 기능

- 전송 서비스

전송하려는 데이터가 사용하도록 하는 별도의 부가 서비스

 

 

TCP / IP

인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜

1960년대 발 ARPA에서 개발하여 ARPANET에서 사용하기 시작

UNIX의 기본 프로토콜로 사용되었다가 현재는 인터넷 범용 프로토콜로 사용

TCP (Transmission Control Protocol)과 IP (Internet Protocol)이 결합

 

 

네트워크 액세스 계층의 주요 프로토콜

- IEEE 802 : LAN을 위한 표준 프로토콜

* IEEE 802.3 (Ethernet) : CSMA/CD 방식의 LAN

* IEEE 802.4 : 토큰 박스

* IEEE 802.5 : 토큰 링

* IEEE 802.11 : 무선 LAN

* IEEE 802.11e : 무선 LAN 표준화 현환 중 QoS 강화를 위해 MAC 지원 가능

- HDLC : 비트위주의 데이터링크 제어 프로토콜

- X.25 : 패킷 교환망을 통한 DTE와 DCE 간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜

* DTE (신호 단말 장치), DCE (신호 통신 장비)

- RC-232C : 공중 전화 교환방을 통한 DTE 와 DCE 간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜

 

인터넷 계층의 주요 프로토콜

- IP : 전송할 데이터에 주소를 지정하고 경로를 설정

- ICMP

: IP와 조합하여 통신 중에 발생하는 오류의 처리와 전송 경로 변경 들을 위한 제어 메시지를 관리

헤더는 8Byte로 구성

- IGMP : 멀티캐스트를 지원하는 호스트나 라우터 사이에서 멀티캐스트 그룹 유리를 위해 사용

- ARP : IP 주소를 MAC Address로 변환 (논리 주소 -> 물리 주소)

- RARP : ARP의 반대로 MAC Address를 IP 주소로 변환 (물리 주소 -> 논리 주소) 

 

전송 계층의 주요 프로토콜

- TCP

: 양방향 연결형 서비스 제공

가상 회선 연결 형태의 서비스 제공

순서제어, 오류 제어, 흐름 제어 기능을 함

스트림 위주의 패킷 단위 전달

- UDP

: 비연결형 서비스 제공

실시간 전송에 유리하며, 신회성보다는 속도가 중요시되는 네트워크에서 사용

- RTCP

: 패킷의 전송 품질을 제어하기 위한 제어 프로토콜

세션에 참여한 각 참여자들에게 주기적으로 제어 정보를 전송

데이터 전송을 모니터링하고 최소한의 제어와 인증 기능만을 제공

패킷은 항상 32비트의 경계로 끝남

 

응용 계층의 주요 프로토콜

- FTP : 원격 파일 전송 프로토콜

- SMTP : 전자 우편 교환 서비스

- TELNET : 원격 접속 서비스, 가상 터미널 기능 수행

- DNS : 도메인 네임을 IP주소로 매칭하는 시스템

- HTTP : WWW에서 HTML을 송수신하기 위한 표준 프로토콜

- SNMP 

: TCP/IP의 관리 프로토콜

네트워크 기기의 네트워크 정보를 네트워크 관리 시스템에 보내는 데 사용되는 프로토콜

 

 

 

 

 

 

 

2020 ~ 2022 정보처리기사 필기 출제 기준