12편 · 인터넷 활용 (1) 네트워크 기초 — 통신망·장비·OSI·IP·서브네팅

학습 경로 · 3과목 2장 (1)

← 11편 · X 윈도우 · 다음: 13편 · 인터넷 활용 (2) 네트워크 서비스와 인터페이스 →

범위: 3과목 2장 "인터넷 활용" 중 네트워크 통신망의 이해, 네트워크 장비, OSI 7계층, IP 주소 체계 및 서브네팅. 서비스(메일·FTP·DNS…)와 인터페이스 명령은 13편에서 다룬다.

형광펜 읽는 법: 노랑 핵심 정의·결론 · 빨강 시험에서 헷갈리는 구분·함정 · 파랑 외워야 할 순서·목록

단원 도입

PART 1 · 통신망과 네트워크 장비

1. 네트워크 통신망의 종류

핵심 필기

• 크기 순서: PAN < LAN < MAN < WAN

전송 방향과 교환 방식

2. 토폴로지(망 구성 형태)

3. 매체 접근 제어 — CSMA/CD와 친구들

핵심 필기

이더넷 케이블 규격 읽기: 10BASE-T = 10Mbps · BASEband · Twisted pair.

4. 네트워크 장비와 동작 계층

핵심 필기

• 스위치의 전달 방식: Store-and-Forward(프레임 전체를 받고 오류 검사 후 전달), Cut-through(목적지 MAC만 읽고 바로 전달), Fragment-free(앞 64바이트 확인 후 전달).
• L3 스위치는 라우팅 기능, L4 스위치는 포트 번호 기반 부하 분산, L7 스위치는 URL·쿠키 등 내용 기반 분산까지 한다.

PART 2 · OSI 7계층과 TCP/IP

5. OSI 7계층

핵심 필기

외우기: 아래에서 위로 물 · 데 · 네 · 전 · 세 · 표 · 응 ("물데네전세표응"), 위에서 아래로 "All People Seem To Need Data Processing".

6. TCP/IP 4계층과 OSI의 대응

그림 12-1 · OSI 7계층과 TCP/IP 4계층 — 누르면 원본 크기로 열린다.

7. TCP와 UDP, 그리고 3계층 도우미 프로토콜

• 3-way handshake: SYN → SYN+ACK → ACK. 종료는 FIN·ACK를 주고받는 4-way handshake.
• TCP 플래그: SYN(연결 요청), ACK(응답 확인), FIN(종료), RST(강제 재설정), PSH(즉시 전달), URG(긴급).

PART 3 · IP 주소 체계와 서브네팅

8. IPv4 주소와 클래스

핵심 필기

• IPv4 주소 = 32비트, 8비트씩 4개 옥텟을 점으로 구분한 10진수(192.168.10.77). 이론상 2³² ≈ 43억 개.
• 주소 = 네트워크 부분(Network ID) + 호스트 부분(Host ID).
• 호스트 부분이 모두 0이면 네트워크 주소, 모두 1이면 브로드캐스트 주소 → 호스트에 줄 수 없다. 그래서 사용 가능 호스트 수는 2^(호스트 비트) − 2.

특수 주소와 사설 IP

• 사설 IP는 인터넷에서 라우팅되지 않는다. 내부망의 사설 IP를 공인 IP로 바꿔 인터넷에 내보내는 기술이 NAT(Network Address Translation)이고, 리눅스 공유기·방화벽에서 흔히 쓴다(IP 마스커레이드).

$ python3 -c "import ipaddress as i; [print(a, i.ip_address(a).is_private) for a in ['172.31.255.1','172.32.0.1','192.168.5.5','100.64.0.1']]"
172.31.255.1 True
172.32.0.1 False
192.168.5.5 True
100.64.0.1 False

9. 서브넷 마스크와 CIDR

핵심 필기

• 서브넷 마스크: 네트워크 부분을 1, 호스트 부분을 0으로 채운 32비트. IP와 AND 연산하면 네트워크 주소가 나온다.
• CIDR(Classless Inter-Domain Routing): 클래스를 버리고 /n(앞에서부터 1의 개수)으로 네트워크 부분 길이를 적는다. /26 = 255.255.255.192.
• 서브네팅: 호스트 비트를 빌려 하나의 네트워크를 작은 서브넷으로 나누기. 반대로 여러 네트워크를 묶는 것은 슈퍼네팅(경로 요약).

마스크 마지막 옥텟 값표 (외워 두면 계산이 빨라진다)

그림 12-2 · 192.168.10.0/24를 /26 네 개로 나누기 — 누르면 원본 크기로 열린다.

예제 풀이 (모두 python3 ipaddress로 검증)

$ python3 -c "
import ipaddress as i
for a in ['192.168.10.77/27','172.16.45.10/20','192.168.1.100/26','192.168.1.130/26']:
    n = i.ip_interface(a).network
    print(a, '->', n, n.netmask, 'bcast', n.broadcast_address, 'hosts', n.num_addresses - 2)
"
192.168.10.77/27 -> 192.168.10.64/27 255.255.255.224 bcast 192.168.10.95 hosts 30
172.16.45.10/20 -> 172.16.32.0/20 255.255.240.0 bcast 172.16.47.255 hosts 4094
192.168.1.100/26 -> 192.168.1.64/26 255.255.255.192 bcast 192.168.1.127 hosts 62
192.168.1.130/26 -> 192.168.1.128/26 255.255.255.192 bcast 192.168.1.191 hosts 62

10. IPv6 기초

핵심 필기

축약 규칙

1. 각 그룹의 앞쪽 0은 생략할 수 있다 (0db8 → db8, 0042 → 42).
2. 0으로만 된 연속 그룹은 ::로 한 번만 줄일 수 있다 (두 번 쓰면 길이를 복원할 수 없다).

$ python3 -c "import ipaddress as i; print(i.ip_address('2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329').compressed)"
2001:db8::ff00:42:8329
$ python3 -c "import ipaddress as i; print(i.ip_address('2001:0db8:0000:0000:0001:0000:0000:0001').compressed)"
2001:db8::1:0:0:1

• IPv4 → IPv6 전환 기술: 듀얼 스택(Dual Stack), 터널링(Tunneling), 주소·헤더 변환(Translation, NAT-PT).
• 애니캐스트: 같은 주소를 가진 여러 인터페이스 중 가장 가까운 하나에 전달.

실전 문제

단원 마무리

책을 덮고 꺼내 보기

• 이더넷의 매체 접근 방식은 CSMA/CD, 무선랜은 CSMA/CA다.
• 브로드캐스트 도메인을 나누는 장비는 라우터이고 OSI 3계층에서 동작한다.
• OSI 4계층의 PDU는 세그먼트, 2계층의 PDU는 프레임이다.
• B 클래스 사설 대역은 172.16.0.0부터 172.31.255.255까지다.
• /27의 서브넷 마스크는 255.255.255.224이고 서브넷당 호스트는 30대다.
• IPv6 주소는 128비트이며 브로드캐스트 주소가 없다.

다음으로 갈 기준: 임의의 IP/마스크를 보고 네트워크·브로드캐스트 주소와 호스트 수를 30초 안에 구할 수 있으면 다음 편으로 간다: 13편 · 인터넷 활용 (2) 네트워크 서비스와 인터페이스.

정답과 해설

확인 문제 정답

1. CSMA/CA — 무선은 충돌을 감지하기 어려워 회피 방식을 쓴다.
2. 스타형(성형).
3. 라우터, OSI 3계층(네트워크).
4. 스위치 — 허브는 연결된 전체가 하나의 충돌 도메인이다.
5. 표현 계층(6계층).
6. 인터넷 계층.
7. ARP.
8. /29, 블록 8 → 사용 가능 호스트 6대.
9. 블록 8 → 200은 8의 배수이므로 네트워크 192.168.100.200, 브로드캐스트 192.168.100.207 (호스트 .201–.206).
10. 사설 IP다(172.16–172.31 범위). 첫 옥텟 172 → B 클래스.
11. 128비트, IPv6에는 브로드캐스트가 없다.
12. fe80::1.