컴퓨터 네트워크 — 1강: 네트워크 기초와 OSI 7계층

컴퓨터 네트워크란?

네트워크의 정의:
→ 두 대 이상의 컴퓨터가 서로 통신할 수 있도록
  연결된 시스템

네트워크의 구성 요소:
→ 호스트 (Host): 데이터 생성·소비하는 단말 (PC, 스마트폰)
→ 스위치/라우터: 데이터 전달을 위한 중간 장비
→ 전송 매체: 유선 (케이블), 무선 (Wi-Fi, LTE)

네트워크 분류 (규모별):
→ PAN (Personal Area Network): 수 미터 (블루투스)
→ LAN (Local Area Network): 건물·캠퍼스 내
→ MAN (Metropolitan Area Network): 도시 규모
→ WAN (Wide Area Network): 국가·전 세계 (인터넷)

데이터 전송 방식

회선 교환 (Circuit Switching):
→ 통신 전 전용 경로 설정 (전화망)
→ 전용 채널 독점 사용
→ 장점: 일정한 대역폭, 안정적
→ 단점: 자원 낭비 (통신 안 할 때도 회선 점유)

패킷 교환 (Packet Switching):
→ 데이터를 패킷으로 분할하여 전송 (인터넷)
→ 각 패킷이 독립적으로 최적 경로 선택
→ 장점: 효율적 자원 사용, 확장성
→ 단점: 지연, 패킷 순서 불일치 가능

인터넷은 패킷 교환 기반:
→ 모든 데이터(웹, 이메일, 영상)를 패킷으로 분할하여 전송

OSI 7계층 모델

OSI (Open Systems Interconnection) 7계층:
→ ISO가 제정한 네트워크 표준 참조 모델
→ 네트워크 기능을 7개 계층으로 분리

7계층 (최상위):   응용 계층 (Application)
6계층:           표현 계층 (Presentation)
5계층:           세션 계층 (Session)
4계층:           전송 계층 (Transport)
3계층:           네트워크 계층 (Network)
2계층:           데이터 링크 계층 (Data Link)
1계층 (최하위):  물리 계층 (Physical)

암기법: "물데네전세표응" (아래→위)

OSI 각 계층 상세

1계층 - 물리 계층 (Physical):
→ 비트 전송 (0, 1)
→ 전기 신호, 광섬유, 라디오파
→ 장비: 케이블, 허브, 리피터

2계층 - 데이터 링크 계층 (Data Link):
→ 같은 네트워크 내 노드 간 데이터 전달
→ MAC 주소 사용
→ 오류 검출 (CRC)
→ 장비: 스위치, 브리지

3계층 - 네트워크 계층 (Network):
→ 서로 다른 네트워크 간 데이터 전달 (라우팅)
→ IP 주소 사용
→ 장비: 라우터
→ 프로토콜: IP, ICMP

4계층 - 전송 계층 (Transport):
→ 종단 간 (End-to-End) 신뢰성 있는 전달
→ 포트 번호로 프로세스 식별
→ 프로토콜: TCP (신뢰성), UDP (속도)

5계층 - 세션 계층 (Session):
→ 응용 프로그램 간 통신 세션 관리
→ 동기화, 체크포인트

6계층 - 표현 계층 (Presentation):
→ 데이터 형식 변환 (인코딩, 압축, 암호화)
→ JPEG, MPEG, SSL/TLS

7계층 - 응용 계층 (Application):
→ 사용자와 네트워크 사이 인터페이스
→ HTTP, FTP, SMTP, DNS

TCP/IP 4계층 모델

실제 인터넷에서 사용하는 모델:

4계층: 응용 계층 (Application)
       ← OSI 5·6·7계층 포함
       HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, DNS, SSH

3계층: 전송 계층 (Transport)
       ← OSI 4계층
       TCP, UDP

2계층: 인터넷 계층 (Internet)
       ← OSI 3계층
       IP, ICMP, ARP

1계층: 네트워크 접속 계층 (Network Access)
       ← OSI 1·2계층
       Ethernet, Wi-Fi

TCP vs UDP:
TCP (Transmission Control Protocol):
→ 연결 지향 (3-way handshake)
→ 신뢰성 보장 (패킷 손실 재전송)
→ 순서 보장
→ 느림
→ 사용: 웹(HTTP), 이메일, 파일 전송

UDP (User Datagram Protocol):
→ 비연결형
→ 신뢰성 없음 (패킷 손실 허용)
→ 빠름
→ 사용: DNS, 스트리밍, 온라인 게임

IP 주소 (IP Address)

IPv4:
→ 32비트 주소 (4바이트)
→ 점 표기법: 192.168.1.100
→ 각 옥텟: 0~255

IP 주소 클래스:
A 클래스: 1.0.0.0 ~ 126.255.255.255 (대규모 네트워크)
B 클래스: 128.0.0.0 ~ 191.255.255.255 (중규모)
C 클래스: 192.0.0.0 ~ 223.255.255.255 (소규모)

사설 IP (Private IP):
→ 내부 네트워크용, 인터넷에서 직접 접근 불가
A: 10.0.0.0/8
B: 172.16.0.0/12
C: 192.168.0.0/16

공인 IP (Public IP):
→ 인터넷에서 직접 접근 가능한 주소
→ ISP(인터넷 서비스 제공자)가 할당

IPv6:
→ 128비트 주소 (IPv4 주소 고갈 해결)
→ 표기: 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334

서브넷 마스크와 CIDR

서브넷 마스크 (Subnet Mask):
→ IP 주소에서 네트워크 부분과 호스트 부분을 구분
→ 네트워크 부분: 비트 1, 호스트 부분: 비트 0

예시:
IP: 192.168.1.100
서브넷: 255.255.255.0 (또는 /24)
→ 네트워크: 192.168.1.0
→ 호스트 범위: 192.168.1.1 ~ 192.168.1.254
→ 브로드캐스트: 192.168.1.255

CIDR (Classless Inter-Domain Routing):
→ /뒤 숫자 = 네트워크 비트 수
→ /24 = 서브넷 마스크 255.255.255.0 (256개 주소, 254개 사용 가능)
→ /16 = 서브넷 마스크 255.255.0.0 (65,536개 주소)
→ /8 = 서브넷 마스크 255.0.0.0 (약 1,600만 개 주소)

주요 네트워크 프로토콜

응용 계층 프로토콜:

HTTP (80번 포트):
→ 웹 브라우저와 서버 간 통신
→ 비암호화

HTTPS (443번 포트):
→ HTTP + TLS/SSL 암호화
→ 공개키 암호화 사용

DNS (53번 포트):
→ 도메인 이름 → IP 주소 변환
→ www.google.com → 142.250.0.0 식으로 변환

FTP (20, 21번 포트):
→ 파일 전송 프로토콜

SMTP (25번 포트):
→ 이메일 발송 프로토콜

SSH (22번 포트):
→ 암호화된 원격 접속

자주 묻는 질문

Q. OSI 7계층을 실제로 외워야 하나요? A. 네트워크 관련 직군이나 CS 시험에서는 필수입니다. 계층 번호와 이름, 각 계층의 대표 프로토콜/장비를 세트로 암기하세요. 실무에서는 TCP/IP 4계층 모델이 더 자주 사용됩니다.

Q. IPv4 주소가 부족하면 어떻게 되나요? A. IPv4 주소는 이미 거의 소진되었습니다. NAT(Network Address Translation)로 사설 IP를 공인 IP로 변환하여 절약하고 있으며, 장기적으로는 IPv6로 전환이 진행 중입니다. 현재 스마트폰 등 대부분 기기는 사설 IP를 사용하고 공유기 등이 NAT를 담당합니다.

OIYO 편집부