[2020 정보처리기사 필기] IT 프로젝트 정보시스템 구축 관리 (1)

166. 네트워크 관련 신기술 ★★★

1. IoT(Internet of Things, 사물 인터넷)

- IoT는 다양한 사물들을 인터넷으로 서로 연결하여 진보된 서비스를 제공하기 위한 서비스 기반 기술

- 유비쿼터스 공간을 구현하기 위한 컴퓨팅 기기들이 환경과 사물에 심겨 환경이나 사물 그 자체가 지능화되는 것부터 사람과 사물, 사물과 사물 간에 지능 통신을 할 수 있는 엠투엠(M2M; Machine to Machine)의 개념을 인터넷으로 확장하여 사물은 물론, 현실과 가상 세계의 모든 정보와 상호작용하는 IoT 개념으로 진화했다.

- 주요 기술로는 스마트 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라 기술 등이 있다.

- 정보 공유에 대한 부작용을 최소화하기 위한 정보 보안 기술의 적용이 중요하다.

 

2. M2M(Machine to Machine, 사물 통신)

- M2M은 무선통신을 이용한 기계와 기계 사이의 통신이다.

- 전기 원격 검친, 무선 신용카드 조회기, 버스 운행 시스템, 위치 추적 시스템 등을 무선으로 통합하여 상호 작용하는 통신이다.

- 부호 분할 다중 접속(CDMA), GSM, 무선 데이터 통신 등 다양한 무선 통신망을 사용한다.

 

3. 모바일 컴퓨팅(Mobile Computing)

- 휴대형 기기로 이동하면서 자유롭게 네트워크에 접속하여 업무 처리 가능한 환경

 

4. 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing)

- 클라우드 컴퓨팅은 각종 컴퓨팅 자원을 중앙 컴퓨터에 두고 인터넷 기능을 갖는 단말기로 언제 어디서나 인터넷을 통해 컴퓨터 작업을 수행할 수 있는 환경을 말한다.

- 사용자는 키보드와 모니터, 마우스를 갖추고 통신 포트만 연결하면 업무 수행이 가능하다.

- 클라우드 컴퓨팅이 그리드 컴퓨팅(Grid Computing)과 다른 점은 그리드 컴퓨팅이 수많은 컴퓨터를 하나의 컴퓨터처럼 묶어 분산 처리하는 방식으로 기상 예측 등 대규모 연산에 사용된다면, 클라우드 컴퓨팅은 중앙의 대형 데이터 센터의 컴퓨팅 자원을 필요한 이들에게 필요한 순간 빌려주는 방식이다.

 

5. 모바일 클라우드 컴퓨팅(MCC; Mobile Cloud Computing)

- 클라우드 서비스를 이용하여 소비자와 소비자의 파트너가 모바일 기기로 클라우드 인프라를 구성하여 여러 가지 정보와 자원을 공유하는 ICT 기술을 의미한다.

- 모바일 클라우드 컴퓨팅은 모바일 기기의 기종이나 운영체제 등과 같은 환경에 구애받지 않는다.

 

6. 인터클라우드 컴퓨팅(Inter-Cloud Computing)

- 각기 다른 클라우드 서비스를 연동하거나 컴퓨팅 자원의 동적 할당이 가능하도록 여러 클라우드 서비스 제공자들이 제공하는 클라우드 서비스나 자원을 연결하는 기술

- 대등 접속(Peering) : 클라우드 서비스 제공자 간 직접 연계하는 형태

- 연합(Federation) : 자원 공유를 기본으로 사용 요구량에 따른 동적 자원 할당을 지원함으로써 논리적으로 하나의 서비스를 제공하는 형태

- 중개(Intermediary) : 서비스 제공자 간의 직간접적인 자원 연계

 

7. 메시 네트워크(Mesh Network)

- 차세대 이동통신, 홈네트워킹 등 특수 목적을 위한 새로운 방식의 네트워크 기술로, 대규모 디바이스의 네트워크 생성에 최적화되어 있다.

- 무선 랜의 한계를 극복하기 위해 라우터들을 기지국으로 활용하여 모든 구간을 동일한 무선망처럼 구성한다.

 

8. 와이선(Wi-Sun)

- 스마트 그리드와 같은 장거리 무선 통신을 필요로 하는 사물 인터넷 서비스를 위한 저전력 장거리(LPWA; Low-Power Wide Area) 통신 기능이다.

- 낮은 지연 속도, 메시 네트워크 기반 확장성

 

9. NDN(Named Data Networking)

- NDN은 콘텐츠 자체의 정보와 라우터 기능만으로 데이터 전송을 수행하는 기술로, 기존의 IP 망을 대체할 새로운 인터넷 아키텍처로 떠오르고 있다.

- NDN은 콘텐츠 중심 네트워킹(CCN; Content Centric Networking) 과 같은 개념이며, 해시 테이블(Hash Table)에 기반을 두는 P2P 시스템과 같이 콘텐츠에 담겨 있는 정보와 라우터 기능만으로 목적지롤 확정한다.

 

10. NGN(Next Generation Network, 차세대 통신망)

- ITU-T에서 개발하고 있는 유선망 기반의 차세대 통신망으로, 이동 사용자를 목표로 하며, 이동통신에서 제공하는 완전한 이동성제공을 목표로 개발되고 있다.

- NGN의 배경 개념은 하나의 망이 인터넷처럼 모든 정보와 서비스를 패킷으로 압축하여 전송한다는 것이다.

- 올(all)-IP

 

11. SDN(Software Defined Networking, 소프트웨어 정의 네트워킹)

- 네트워크를 컴퓨터처럼 모델링하여 여러 사용자가 각각의 소프트웨어들로 네트워킹을 가상화하여 제어하고 관리하는 네트워크

 

12. NFC(Near Field Communication, 근거리 무선 통신)

- NFC는 고주파(HF)를 이용한 근거리 무선 통신 기술이다.

 

13. UWB(Ultra WideBand, 초광대역)

- 짧은 거리에서 많은 양의 디지털 데이터를 낮은 전력으로 전송하기 위한 무선 기술로 무선 디지털 펄스라고도 하며, 블루투스와 비교되는 기술이다.

 

14. 피코넷(PICONET)

- 여러 개의 독립된 통신장치가 블루투스 기술이나 UWB 통신 기술을 사용하여 통신망을 형성하는 무선 네트워크 기술이다.

 

15. WBAN(Wireless Body Area Network)

- WBAN은 웨어러블 또는 몸에 심는(Implant) 형태의 센서나 기기를 무선으로 연결하는 개인 영역 네트워킹 기술이다.

 

16. GIS(Geographic Information System, 지리 정보 시스템)

- 지리적인 자료를 수집, 저장, 분석, 출력할 수 있는 컴퓨터 응용 시스템으로, 위성을 이용해 모든 사물의 위치 정보를 제공해 주는 것

 

17. USN(Ubiquitous Sensor Network, 유비쿼터스 센서 네트워크)

- USN은 각종 센서로 수집한 정보를 무선으로 수집할 수있도록 구성한 네트워크를 말한다. 즉, 필요한 모든 것에 RFID 태그를 부착하고, 이를 통해 사물의 인식 정보는 물론 주변의 환경정보까지 탐지하여 이를 네트워크에 연결하여 정보를 관리하는 것을 의미한다.

 

18. SON(Self Organizing Network, 자동 구성 네트워크)

- SON은 주변 상황에 맞춰 스스로 망을 구성하는 네트워크를 말한다.

 

19. 애드 혹 네트워크(Ad-hoc Network)

- 애드 혹 네트워크는 재난 현장과 같이 별도의 고정된 유선망을 구축할 수 없는 장소에서 모바일 호스트만을 이용하여 구성한 네트워크로, 망 구성 후 단기간 사용되는 경우나 유선망을 구성하기 어려운 경우에 적합하다.

 

20. 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)

- 3GPP를 포함한 여러 글로벌 이동통신 표준화 단체가 선정한 5G의 핵심기술 중 하나로, 네트워크에서 하나의 물리적인 코어 네트워크 인프라를 독립된 다수의 가상 네트워크로 분리하여 각각의 네트워크를 통해 다양한 고객 맞춤형 서비스를 제공하는 것을 목적으로 하는 네트워크 기술이다.

 

21. 저전력 블루투스 기술(BLE; Blutooth Low Energy)

- 일반 블루투스와 비슷하지만 연결되지 않은 대기 상태에서 절전 모드를 유지하는 기술이다.

 

22. 지능형 초연결망

- 스마트 시티, 스마트 스테이션 등 4차 산업혁명 시대를 맞아 급격하게 증가하는 데이터 트래픽을 효과적으로 수용하기 위해 시행되는 정부 주관 사업이다.

 

핵심

- IoT : 사람, 사물 공간, 데이터 등 세상에 존재하는 모든 사물을 인터넷으로 서로 연결시켜주는 무선 통신 기술

- 클라우드 컴퓨팅 : 정보기술 자원을 소유하지 않고 서비스 형태로 빌려 쓰는 방식

- 그리드 컴퓨팅 : 인터넷에 연결된 수많은 컴퓨터를 격자 구조로 모두 연결하여 하나의 컴퓨터처럼 사용할 수 있게 하는 것

- USN : 모든 사물에 부착된 RFID 태그 또는 센서를 통해 탐지된 사물의 인식 정보는 물론 주변의 환경 정보를 식시간으로 네트워크와 ㅇ녀결하여 수집하고 관리하는 네트워크 시스템이다.

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167. 네트워크 구축 ★★★

1. 네트워크(Network) 설치 구조

- 통신망(Communication Network)은 정보를 전달하기 위해서 통신 규약에 의해 연결한 통신 설비의 집합이다. 네트워크 설치 구조는 통신망을 구성하는 요소들을 공간적으로 배치하는 방법, 즉 장치들의 물리적 위치에 따라 성형, 링형, 버스형, 계층형, 망형으로 나누어진다.

 

2. 성형(Star, 중앙 집중형)

- 성형은 중앙에 중앙 컴퓨터가 있고, 이를 중심으로 단말장치들이 연결되는 중앙 집중식의 네트워크 구성 형태이다.

- 포인트 투 포인트 방식으로 회선을 연결한다.

- 각 단말장치들은 중앙 컴퓨터를 통해 데이터를 교환한다.

- 단말장치의 추가와 제거가 쉽다.

- 하나가 고장나도 다른 단말장치에 영향을 주지 않지만, 중앙 컴퓨터가 고장나면 전체 통신망의 기능이 정지된다.

- 중앙 집중식이므로 교환 노드의 수가 가장 적다.

 

3. 링형(Ring, 루프형)

- 링형은 컴퓨터와 단말장치들을 서로 이웃하는 것끼리 포인트 투 포인트 방식으로 연결시킨 형태이다.

- 분산 및 집중 제어 모두 가능하다.

- 단말장치의 추가/제거 및 기밀 보호가 어렵다.

- 각 단말장치에서 전송 지연이 발생할 수 있다.

- 중계기의 수가 많아진다.

- 데이터는 단방향 또는 양방향으로 전송할 수 있으며, 단방향 링의 경우 컴퓨터, 단말장치, 통신 회선 중 어느 하나라도 고장나면 전체 통신망에 영향을 미친다.

 

4. 버스형(Bus)

- 버스형은 한 개의 통신 회선에 여러 대의 단말장치가 연결되어 있는 형태이다.

- 물리적 구조가 간단하고, 단말장치의 추가와 제거가 용이하다.

- 단말장치가 고장나더라도 통신망 전체에 영향을 주지 않기 때문에 신뢰성을 높일 수 있다.

- 기밀 보장이 어렵고, 통신 회선의 길이에 제한이 있다.

 

5. 계층형(Tree, 분산형)

- 계층형은 중앙 컴퓨터가 일정 지역의 단말장치까지는 하나의 통신 회선으로 연결시키고, 이웃하는 단말장치는 일정 지역 내에 설치된 중간 단말장치로부터 다시 연결시키는 형태이다. 

- 분산 처리 시스템을 구성하는 방식이다.

 

6. 망형(Mesh)

- 망형은 모든 지점의 컴퓨터와 단말장치를 서로 연결한 형태로, 노드의 연결성이 높다.

- 많은 단말장치로부터 많은 양의 통신을 필요로 하는 경우에 유리하다.

- 보통 공중 데이터 통신망에서 사용되며, 통신 회선의 총 경로가 가장 길다.

- 통신 회선 장애 시 다른 경로를 통하여 데이터를 전송할 수 있다.

- 모든 노드를 망형으로 연결하려면 노드의 수가 n개일 때, n(n-1)/2 개의 회선이 필요하고 노드당 n-1개의 포트가 필요하다.

 

7. 네트워크 분류

- 네트워크는 각 사이트들이 분포되어 있는 지리적 범위에 따라 LAN과 WAN으로 분류된다.

- 근거리 통신망(LAN)

       - 학교같이 비교적 가까운 거리에 있는 컴퓨터, 프린터 등과 같은 자원을 연결하여 구성한다.

       - 주로 자원 공유를 목적으로 사용한다.

       - 사이트 간의 거리가 짧아 데이터의 전송 속도가 빠르고, 에러 발생율이 낮다.

       - 근거리 통신망에서는 주로 버스형이나 링형 구조를 사용한다.

- 광대역 통신망(WAN)

       - 국가와 국가 등과 같이 멀리 떨어진 사이트들을 연결하여 구성한다.

       - 사이트 간의 거리가 멀기 때문에 통신 속도가 느리고, 에러 발생률이 높다.

       - 일정한 지역에 있는 사이트들을 근거리 통신망으로 연결한 후 각 근거리 통신망을 연결하는 방식을 사용한다.

 

핵심

- 망 구조의 기본 유형 : 성형(Star), 링형(Ring), 버스형(Bus), 계층형(Tree), 망형(Mesh)

- LAN vs WAN

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168. 스위치 ★★

1. 스위치(Switch) 분류

- 스위치는 브리지와 같이 LAN과 LAN을 연결하여 훨씬 더 큰 LAN을 만드는 장치로, OSI 7계층의 Layer에 따라 L2, L3, L4, L7으로 분류된다.

- L2 스위치

       - OSI의 2계층에 속하는 장비

       - 일반적으로 부른 스위치는 L2 스위치를 의미한다.

       - MAC 주소를 기반으로 프레임을 전송한다.

       - 동일 네트워크 간의 연결만 가능하다.

- L3 스위치

       - OSI의 3계층에 속하는 장비

       - L2 스위치에 라우터 기능이 추가된 것으로, IP 주소를 기반으로 패킷을 전송한다.

       - 서로 다른 네트워크 간의 연결이 가능하다.

- L4 스위치

       - OSI의 4계층에 속하는 장비

       - 로드밸런서가 달린 L3 스위치로, IP 주소 및 TCP/UDP를 기반으로 사용자들의 요구를 서버의 부하가 적은 곳에 배분하는 로드밸런싱 기능을 제공한다.

-L7 스위치

       - OSI의 7계층에 속하는 장비

       - IP 주소, TCP/UDP 포트 정보에 패킷 내용까지 참조하여 세밀하게 로드밸런싱한다.

 

2. 스위칭(Switch) 방식

- 스위치가 프레임을 전달하는 방식에 따라 Store and Forwarding, Cut-through, Fragment Free가 있다.

- Store and Forwarding : 데이터를 모두 받은 후 스위칭하는 방식

- Cut-through : 데이터의 목적지 주소만을 확인한 후 바로 스위칭하는 방식

- Fragment Free : Store and Forwarding 과 Cut-through 방식의 장점을 결합한 방식

 

3. 백본 스위치(Backbone Switch)

- 여러 네트워크들을 연결할 때 중추적 역할을 하는 네트워크를 백본(Backbone)이라하고, 백본에서 스위칭 역할을 하는 장비를 백본 스위치라고 한다.

- 백본 스위치는 모든 패킷이 지나가는 네트워크의 중심에 배치한다.

- 대규모 트래픽을 처리하려면 고성능의 백본 스위치를 사용해야 한다.

- 주로 L3 스위치가 백본 스위치의 역할을 한다.

 

4. Hierarchical 3 Layer 모델

- 모델은 네트워크 구성 시 사용되는 모델의 한 종류로, 액세스 계층, 디스트리뷰션 계층, 코어 계층으로 나뉩니다.

- 액세스 계층(Access Layer)

       - 사용자가 네트워크에 접속할 때 최초로 연결되는 지점

       - L2 스위치를 사용한다.

- 디스트리뷰션 계층(Distribution Layer)

       - 액세스 계층의 장치가 연결되는 지점으로, 액세스 계층에서 오는 통신을 집약해서 코어 계층으로 전송한다.

       - 라우터, L3 스위치를 사용한다.

- 코어 계층(Core Layer)

       - 디스트리뷰션 계층에서 오는 통신을 집약해 인터넷에 연결하는 계층으로, 백본 계층이라고 한다.

       - 백본 스위치를 사용

 

핵심

- L2 : 동일한 네트워크

- L3 : 라우터 기능, IP주소기반, 서로 다른 네트워크

- L4 : 로드 밸런서가 달린 L3 스위치, IP주소 및 TCP/UDP 기반으로 사용자들의 요구를 서버의 부하가 적은 곳에 배분하는 로드밸런싱 기능 제공

- L7 : IP 주소, TCP/UDP 포트정보에 패킷 내용까지 참조하여 세밀하게 로드밸런싱

- Hierarchical 3 Layer 모델 : 액세스계층(사용자와 최초 연결), 디스트리뷰션 계층(중간 계층), 코어 계층(인터넷에 연결하는 백본 계층)

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169. 경로 제어 / 트래픽 제어 ★★

1. 경로 제어(Routing)의 개요

- 경로 제어에는 송수신 측 간의 전송 경로 중에서 최적 패킷 교환 경로를 결정하는 기능이다.

- 최적 패킷 교환 경로란 어느 한 경로에 데이터의 양이 집중하는 것을 피하면서, 최저의 비용으로 최단 시간에 송신할 수 있는 경로를 의미한다.

- 경로 제어는 경로 제어표(Routing Table)를 참조해서 이루어지며, 라우터에 의해 수행된다.

- 경로 제어 요소 : 성능 기준, 경로의 결정 시간과 장소, 정보 발생지, 경로 정보의 갱신 시간

 

2. 경로 제어 프로토콜(Routing Protocol)

- 경로 제어 프로토콜이란 효율적인 경로 제어를 위해 네트워크 정보를 생성, 교환, 제어하는 프로토콜을 총칭한다.

- IGP, EPG, BGP가 있다.

- IGP(Interior Gateway Protocol, 내부 게이트웨이 프로토콜)

       - 하나의 자율 시스템(AS) 내의 라우팅에 사용되는 프로토콜이다.

       - RIP(Routing Information Protocol)

              - 현재 가장 널리 사용되는 라우팅 프로토콜이다.

              - 소규모 동종의 네트워크 내에서 효율적인 방법

              - 최대 홉(Hop) 수를 15로 제한

              - 대규모 네트워크에서는 RIP을 사용할 수 없다.

       - OSPF(Open Shortest Path First Protocol)

              - 대규모 네트워크에서 많이 사용되는 라우팅 프로토콜

              - 라우팅 정보에 변화가 생길 경우, 변화된 정보만 네트워크 내의 모든 라우터에 알린다.

- EGP(Exterior Gateway Protocol, 외부 게이트웨이 프로토콜)

       - 자율 시스템(AS)간의 라우팅, 즉 게이트웨이 간의 라우팅에 사용되는 프로토콜

- BGP(Border Gateway Protocol)

       - 자율 시스템(AS)간의 라우팅 프로토콜로, EGP의 단점을 보완하기 위해 만들어졌다.

       - 초기에 BGP 라우터들이 연결될 때에는 전체 경로 제어표(라우팅 테이블)를 교환하고, 이후에는 변화된 정보만을 교환한다.

 

3. 트래픽 제어(Traffic Control)의 개요

- 트래픽 제어는 네트워크의 보호, 성능 유지, 네트워크 자원의 효율적인 이용을 위해 전송되는 패킷의 흐름 또는 그 양을 조절하는 기능으로 흐름 제어, 폭주(혼합)제어, 교착상태 방지 기법이 있다.

 

4. 흐름 제어(Flow Control)

- 흐름 제어란 네트워크 내의 원활한 흐름을 위해 송수신 측 사이에 전송되는 패킷의 양이나 속도를 규제하는 기능이다.

- 송신 측과 수신 측 간의 처리 속도 또는 버퍼 크기의 차이에 의해 생길 수 있는 수신 측 버퍼의 오버플로를 방지하기 위한 기능이다.

- 정지-대기(Stop-and-Wait)

       - 수신 측의 확인 신호(ACK)를 받은 후에 다음 패킷을 전송하는 방식이다.

       - 한 번에 하나의 패킷만을 전송할 수 있다.

- 슬라이딩 윈도우(Sliding Window)

       - 확인 신호, 즉 수신 통지를 이용하여 송신 데이터의 양을 조절하는 방식이다.

       - 수신 측의 확인 신호를 받지 않더라도 미리 정해진 패킷의 수만큼 연속적으로 전송하는 방식으로, 한 번에 여러 개의 패킷을 전송할 수 있어 효율이 좋다.

       - 송신 측은 수신 측으로부터 확인 신호(ACK) 없이도 보낼 수 있는 패킷의 최대치를 미리 약속받는데, 이 패킷의 최대치가 윈도우 크기(Window Size)를 의미한다.

       - 윈도우 크기(Window Size)는 상황에 따라 변한다. 즉, 수신 측으로부터 이전에 송신한 패킷에 대한 긍정 수신 응답(ACK)이 전달된 경우 윈도우 크기는 증가하고, 수신 측으로부터 이전에 송신한 패킷에 대한 부정 수신 응답(NAK)이 전달된 경우 윈도우 크기는 감소한다.

 

5. 폭주(혼잡) 제어(Congestion Control)

- 흐름 제어가 송수신 측 사이의 패킷 수를 제어하는 기능이라면, 폭주 제어는 네트워크 내의 패킷 수를 조절하여 네트워크의 오버플로를 방지하는 기능을 한다.

- 느린 시작(Slow Start)

       - 윈도우의 크기를 1,2,4,8,... 과 같이 2배씩 지수적으로 증가시켜 초기에는 느리지만 갈수록 빨라진다.

- 혼잡 회피(Congestion Advoidance)

       -느린 시작(Slow Start)의 지수적 증가가 임계 값에 도달되면 혼잡으로 간주하고 회피를 위해 윈도우의 크기를 1씩 선형적으로 증가시켜 혼잡을 예방하는 방식이다.

 

6. 교착상태(Dead Lock) 방지

- 교착상태란 교환기 내에 패킷들을 축적하는 기억 공간이 꽉 차 있을 때 다음 패킷들이 기억 공간에 들어가기 위해 무한정 기다리는 현상을 말한다.

- 패킷이 같은 목적지를 갖지 않도록 할당하고, 교착상태 발생 시에는 교착상태에 있는 한 단말장치를 선택하여 패킷 버퍼를 폐기한다.

 

핵심

- 라우팅 프로토콜 : IGP(RIP(소규모), OSPF(대규모)), EGP, BGP(라우팅 테이블)

- 정지 및 대기는 한 번에 하나의 프레임(패킷)을 전송하고, 슬라이딩 윈도우는 한 번에 여러 개의 프레임을 전송할 수 있다.