마스터 제목스타일제목 편집 스타일 ... - Kangwoncs.kangwon.ac.kr/~bjs/intro_computer_2017/1_8.pdf마스터마스터제목스타일제목편집 스타일편집 7 물리,

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• 컴퓨터 네트워크– 송신자, 수신자, 전송매체

• 전송매체– 케이블, 무선

• 프로토콜– 통신을 하는 두 개체간에 데이터를 전송할 때 무엇을 어떻게 어떠한

방식으로 교신할 것인가 하는 것을 정한 절차 또는 규약

– 프로토콜 종류• TCP, IP, UDP, HTTP


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전화통신망

• 전화망은 기본적으로 아날로그 신호를 전송– 전달 거리가 길어지면 신호가 약해져 증폭기(amplitude) 필요

– 초기의 컴퓨터 네트워크는 이러한 전화망을 사용

• 초기에는 전화기를 일대일로 연결– 전화기의 수가 증가함에 따라 일대일 연결은 회선 수가 증가하여 비용이 많이 들고

비효율적

– 1978년 처음으로 교환기가 등장

– 우리나라은 1895년 최초의 교환기 설치, 1902년 서울, 인천간 전화 개통


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네트워크 역사

• ARPANET(Advanced Research Projects Agency Network) – 1969년 미국 국방성에서는 미국 내 여러 곳에 분산되어 있는 프로젝트의 자원을 공

유하고 전송할 수 있는 ARPANET 만듦

• SNA(System Network Architecture)– 1972년 IBM

• Ethernet– 1974년 제록스(Xerox)

• NSFNET– 1986년에는 NSF(National Science Foundation)가 그들의 네트워크인 NSFNET을

ARPANET에 연결함

• TCP/IP– 1982년 인터넷 프로토콜로 사용되는 TCP/IP가 만들어짐

– WWW

• 1992년에는 인터넷의 급격한 확산을 가져온 WWW 개발


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OSI 모델

• OSI(Open Systems Interconnect) 모델– 1978년에 국제표준화기구인 ISO(International

Organization for Standardization)에서 서로 다른 두가지 시스템이 하위 구조에 상관없이 통신을 할 수 있도록 국제 표준인 OSI 모델을 제정

• 7계층– 물리(1계층), 데이터 링크(2계층), 네트워크(3계층), 전

송(4계층), 세션(5계층), 표현(6계층), 응용(7계층)

• 7 개 계층은 서로 간에 독립적

• 어느 한 계층의 변경이 다른 계층에 영향을 미치지않음

– 네트워크 장치들은 7 개의 계층 중 기능에 따라 필요한 몇 개의 계층만을 표준화에 따르면 정상적인 통신


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물리, 데이터링크, 네트워크, 전송 계층

• 물리계층 (physical layer)– 전송매체로 비트(bit)들을 전송하는 기능

– 물리적인 네트워크 장치들의 기계적이고 물리적인 사양은 이 물리계층에 의해 결정

• 데이터 링크 계층 (data link)– 비트들을 프레임(frame)이라는 논리적인 단위로 구성

– 전송하려는 데이터에 인접하는 노드의 주소가 더해짐

– 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 검출하고 복구하는 오류 제어 기능

• 네트워크 계층– 데이터의 발신지와 목적지 간의 패킷이 전송되는 경로를 책임

– 논리 주소인 IP주소를 헤더에 포함하여 전송

• 전송계층 (transport)– 메시지가 발신지에서 목적지까지 실제 전송되는 것을 책임

– 네트워크 계층에서는 각 패킷의 전송을 책임지는 반면에 전송계층에서는 전송하려는 전체 메시지의 전달을 책임


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세션, 표현, 응용 계층

• 세션계층 (session)– 전송하는 두 종단의 프로세스(process) 간의 접속(session)을 설정하고, 유지하고 종

료시켜주는 역할

– 세션을 연결하고 관리하고 동기화

– 데이터의 단위를 전송 계층으로 전송하기 위한 순서를 결정하고 데이터에 대한 점검및 복구를 위한 동기를 위한 위치를 제공

• 표현계층– 전송하는 정보의 표현 방식을 관리하고 암호화하거나 데이터를 압축하는 역할

– 전송하려는 메시지를 수신자가 이해할 수 있도록 정의된 형식으로 변환

• 응용계층 (application)– 7개의 계층 중 가장 상위의 계층

– 네트워크 가상터미널이나 파일의 전송, 우편서비스, 디렉토리 서비스 등을 응용계층에서 책임


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전송매체

• 대역폭(bandwidth)– 전송매체를 지나는 신호의 최대 주파수와 최저 주파수의 차이– 대역폭이 높을수록 단위 시간 당 더 많은 데이터 전송 가능

• 꼬임선(twisted pair)– 플라스틱으로 덮여진 두 가닥의 구리선을 나선형으로 꼬아서 만

든 전송매체– UTP(Unshielded Twisted Pair)

• 플라스틱으로 덮여진 코팅 이외에 아무런 외부로부터의 차단이없이 만든 것

– STP(Shielded Twisted Pair)• 은박지 같은 금속형 물질로 한 번 더 싼 것

• 동축케이블(Coaxial cable)– 두 개의 전도체가 있는데, 중앙의 전도체와 별도로 이를 감싸고

있는 절연체 밖에 또 하나의 전도체가 있음– 꼬임선보다 우수한 주파수 특성을

가지고 있기 때문에 높은 대역폭과빠른 데이터 전송을 할 수 있으나비용이 다소 비쌈• 외부 신호에 대한 차단이

우수하고, 전자기파를 차단• 동축케이블은 유선 방송, CATV,

근거리 통신망 등에서 널리 사용


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전송매체의 종류: 광섬유와 위성

• 광섬유(Optical fiber)– 광선은 전기 신호보다 훨씬 고속으로 전송

• 데이터를 아주 고속으로 전송할 수 있어10Gbps 이상의 속도도 냄

– 전자기파의 간섭을 거의 받지 않고 대역폭도 아주 큼

– 다른 통신 장치로 인한 신호 간섭이 없어서 보안성에서도 다른 전송매체에 비해 우수

• 위성(Satellite)– 위성에 트랜스폰더(transponder)가 탑재되어 있

어서 두 개의 지상국 사이의 신호를 전달해 주는 중계소 역할

– 우리나라에서는 1995년 무궁화위성 1호를 시작으로 1999년 무궁화위성 3호를 발사하여 방송과 통신용으로 사용



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단방향, 반이중, 전이중 전송

• 단방향전송 (simplex) – 한 방향으로만 전송이 가능한 통신 형태

– 한 쪽 단말은 송신 기능만 있고, 다른 쪽은 수신 기능만

– 라디오, 텔레비전• 방송국에서는 송신을 하고, 집에 있는 라디오나 텔레

비전은 수신

• 반이중 전송 (half duplex)– 통신하는 두 단말이 양방향으로 통신이 가능하나 동시

에 전송은 불가능• 어느 한 시점에는 한 방향으로만 전송 가능

– 양단말에서 동시에 전송하면 충돌이 발생• 충돌을 피하기 위해서는 통신을 하기전에 전송이 가

능한지 여부를 먼저 확인

– 무전기를 사용한 통신

• 전이중 전송 (full duplex) : 전화– 통신하는 두 단말이 동시에 양방향으로 데이터를 전송

• 송신을 하면서 동시에 수신

– 일반적인 데이터 통신, 전화기


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아날로그과 디지털 전송

• 아날로그 전송– 아날로그 데이터(analog data)는 시간에 따라 그 크기

가 연속적(continuous)으로 변하는 정보• 소리, 압력, 온도

– 아날로그 신호는 전송거리가 멀어짐에 따라서 감쇄현상이 발생

• 이를 복원하기 위해 일정한 거리마다 증폭기(amplifier)가 사용됨

• 디지털 전송– 디지털 데이터(digital data)는 불연속적(discrete)인 값

을 가지며 임의의 값의 정수 배를 다루는 데이터

– 디지털 전송에서는 0과 1의 디지털 신호를 전송

– 거리의 제한을 해결하기 위해서 리피터(repeater)를사용


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직렬전송과 병렬전송

• 직렬전송– 한 비트씩 전송하기 때문에 전송속도는 느리지만 통신회선의 비용은 아주 저렴

– 주로 원거리의 전송에 사용되고, RS-232C, RS-423과 같은 인터페이스에 사용

• 병렬전송– 직렬전송에 비해 전송 속도는 빠르나 통신회선을 구축하는데 많은 비용

– 단말장치들 간의 연결에서는 거의 사용하지 않고, 거리가 짧은 컴퓨터와 주변기기(프린터 등) 간의 연결에 많이 사용


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비동기와 동기 전송

• 비동기 전송 (asynchronous)– 비동기 전송에서 데이터 신호는 시작(start) 비트, 데이터, 정지(stop) 비트로 구분

• 송신장치와 수신장치가 서로 독립적인 시스템 클럭을 사용하지만 시작 비트와 정지 비트로 동기를 맞추고 데이터를 인식

– 비동기 전송 방식은 접속장치들의 구조가 간단하므로 전송 비용이 저렴– 데이터가 길어지면 시스템 클럭 차이의 누적으로 인해 오류가 발생할 가능성이

높음

• 동기 전송 (synchronous) – 전송 효율을 높이기 위해서 송신측과 수신측이 서로 약속되어 있는 일정한 데이

터 형식에 따라 전송하는 방식• 송신자는 송신하는 데이터 블록의 전후에 특정한 제어정보를 삽입하여 전송

– 동기 전송은 데이터 전송 도중 오류가 발생하면 동일한 데이터를 재전송하여 오류를 복구



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네트워크위상

• 네트워크 위상(topology)– 노드(node)

• 컴퓨터 네트워크에 연결되어 있는 주소를 가진 통신장치

– 호스트(host)라고 부름

• 컴퓨터, 라우터, 프린터 등이 하나의 노드

• 종류– 버스형

– 스타형

– 링형

– 트리형

– 메시형


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버스형과스타형

• 버스(bus)형– 구조가 간단하고, 케이블에 소요되는 비용도 최소

– 한 노드에서 데이터를 전송하는데 이미 다른 노드에서 데이터를 전송 중이면 충돌이발행

• 충돌이 발생하면 나중에 다시 전송해 주어야 하는데, 연결된 노드 수가 많거나 트래픽이 많아지면 충돌이 잦아지게 되고, 네트워크의 성능이 저하

• 스타(star)형– 다른 노드들이 이 허브에 점대점(point-to-point) 링크에 의해 연결

– 통신망의 처리 능력과 신뢰성은 이 허브에 의해 좌우

• 지능형 허브는 네트워크의 통신 양을 조절하거나 충돌을 방지하는 역할

– 중앙집중적인 구조이므로 고장 발견과 유지보수가 쉽고 전송제어가 간단


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링형

• 링(ring)형– 하나의 노드에서 전송한 데이터는 원

을 따라 한 방향으로 전송

– 수신한 목적지가 아닌 노드에서는 매번 신호를 재생하여 다음 노드로 전송

• 재생과정으로 전송 도중의 오류를줄일 수 있음

– 장애가 발생하면 장애가 발생한 호스트를 쉽게 찾을 수 있고

– 노드 수가 증가해도 네트워크의 성능에는 큰 영향이 없음

– 종류

• 단방향 링(single ring)

• 이중 링(double ring)


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트리형과메시형

• 트리(tree)형– 트리의 최상위 노드는 허브가 위치하고 하위

의 다른 노드들을 제어

• 제어가 간단하여 관리나 네트워크의 확장이비교적 용이

– 트래픽이 중앙에 집중되어 병목현상이 발생될수 있고, 중앙 지점이 고장 났을 경우 전체 네트워크가 장애가 발생

• 메시(mesh)형– 전송 중간에 다른 장치의 중계가 필요 없으므

로 망의 효율이 좋음

• 일부 통신 회선에 장애가 발생하더라도 다른경로를 통하여 데이터 전송 가능

– 네트워크가 상당히 복잡하고 많은 통신 회선이 필요하기 때문에 비용이 높아 지지만 신뢰성이 중요한 네트워크에서 사용


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네트워크의접속장치: 모뎀

• 모뎀(Modem)– 컴퓨터로 통신을 하는 초기에는 기존에 깔려 있는 전화망을 사용하여 컴퓨터 통신에

이용

– 전화망은 음성과 같은 아날로그를 전송하기 때문에 전화망으로 컴퓨터 통신을 하기위해서는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정이 필요

– 변조(Modulation)

• 모뎀은 컴퓨터의 디지털 신호를 아날로그로 변환

– 복조(Demodulation)

• 아날로그 신호를 디지털 신호로 복원해 주는 기능


2222

네트워크인터페이스카드와허브

• 네트워크 인터페이스 카드(NIC)– 모뎀이 아날로그 신호를 전송하는 전화선을 연결하는

것과는 달리 디지털 신호를 직접 전송

• 허브– 여러 곳으로부터 들어온 데이터를 그대로 다른 여러

곳으로 데이터를 보내는 역할

– 더미 허브(dummy hub)

• 단순히 들어온 데이터를 네트워크에 있는 다른 컴퓨터로 전달

• 전체 대역폭을 각 호스트가 분할하여사용하기 때문에 호스트가 증가하면속도 저하

– 스위칭 허브(switching hub)

• 단순히 전달하는 기능을 넘어 목적지주소로 스위칭하는 기능을 가짐

• 더미허브처럼 대역폭을 분할하지 않고점대점으로 접속시키기 때문에네트워크의 효율이 훨씬 높아짐

– 가격이 비쌈


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리피터와브리지

• 리피터(repeater)– 리피터는 전송 도중 약해진 신호를 다시 생성 하여 전송

• 브리지(bridge)– 네트워크에 흐르는 프레임의 주소를 보고 같은 LAN에 포함되어 있는 주소

의 프레임은 받아들이고,– 연결되어 있는 다른 LAN으로 보내야 할 것들은 브리지를 통해 해당하는

LAN으로 보냄– 전체 네트워크의 트래픽을 줄여 줌


2424

라우터

• 라우터(router)– 라우터는 패킷의 논리주소(IP주소)에 따라 패킷을 라우팅

– 네트워크의 연결 기능을 라우터가 담당– 라우팅(routing)

• 라우터는 라우터로 수신되는 패킷의 목적지 인터넷 주소를 보고 다음 경로를 결정


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게이트웨이

• 게이트웨이(gateway)– 프로토콜 변환기의 역할

• 서로 다른 프로토콜의 두 개의 네트워크를 서로 연결

– 현대에는 게이트웨이와 라우터를 서로 혼용하여 사용



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회선교환방식

• 회선교환방식– 회선 : 설정된 경로의 집합

– 회선이 설정되어 해제되기 전까지 데이터를 전송하지 않을 때에도 다른 컴퓨터들이이 회선을 이용할 수 없으므로 회선의 이용률 측면에서는 불리

– 한 번 설정되어 전송을 시작하면 다시 경로를 찾기 위한 노력이 필요 없으므로

• 음성과 같은 실시간 데이터를 전송하는데 적합

• 독점해서 사용하기 때문에 대량의 데이터를 고속으로 전송

– 대표적인 예는 전화망


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패킷교환방식

• 패킷교환방식– 각 패킷들은 네트워크의 트래픽 상태 등에 따라 각기 다른 전송 경로

– 고정된 경로를 설정하지 않으므로

• 동일한 경로를 다른 목적지로 가는 여러 패킷들이 공유하므로 통신회선을 보다 효율적으로 사용

– 대표적인 경우

• 인터넷



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LAN

• LAN(Local Area Network)– 좁은 지역에 설치되어 있는 컴퓨터, 프린터, 기타 네트워크 장비들을 연결하여 구성

한 네트워크

• 비교적 가까운 거리지만 개념적으로 하나의 조직이 관리하는 지역

• 한 회사의 건물이나 공장, 반경이 수백 미터 또는 수 킬로미터가 되는 대학의 캠퍼스등에 설치된 네트워크

– 초기에는 주로 10~100Mbps의 이더넷(ethernet)을 사용

– 최근에는 보다 빠른 전송의 필요성에 따라 기가비트 이더넷, ATM, FDDI, 무선랜과같은 다양한 네트워크가 사용


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LAN의 특징 및 표준

• 특징– 전송지연 시간이 적고, 좋은 품질의 통신회선을 사용하고 관리

• 비교적 통신 품질이 우수하며, 전송시의 오류가 아주 낮고, 전송속도도 빠른 편

– 컴퓨터 뿐만 아니라 프린터 등과 같은 장치들을 쉽게 연결하여 사용할 수 있고 확장도 용이

• LAN의 표준– 이더넷(ethernet)

• 1976년 Xerox 사에서 개발

• 10Mbps의 속도, CSMA/CD 알고리즘

– 고속 이더넷(fast ethernet)

• 100Mbps의 속도, 100BASE-T

– 기가비트 이더넷(gigabit ethernet)

• 1 Gbps

– FDDI(Fiber Distributed Data Interface)

• 보통 전송매체로 광섬유(optical fiber)를 사용하여 고속의 LAN을 구현할 수 있음.

• 많은 대역폭과 빠른 전송이 필요한 백본망(backbone network)에 많이 사용


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MAN

• MAN(Metropolitan Area Network)– LAN이 확장되거나 연결되어서 하나의 마을이나 도시를 연결하는 네트워크

– 통신사업자가 이를 제공하고 관리

• 전화 사업자들의 MAN 서비스– SMDS(Switched Multimegabit Data Services)를 제공


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WAN

• WAN(Wide Area Network) – 아주 넓은 범위의 네트워크

• 가장 대표적인 WAN이 전세계를 연결하는 인터넷

– 일반적으로 WAN은 LAN에 비해 상대적으로 먼 거리를 연결

• 네트워크를 구축하는데 많은 비용

– 속도는 LAN에 비해 저속



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ISDN

• ISDN(Integrated Service Digital Network)– 종합정보통신망

– 1980년대 중반에 음성의 전화와 데이터 통신, 화상 통신 등의 다양한 통신 서비스를통합하여 하나의 통신망으로 제공할 수 있도록 개발

– ISDN은 전송속도가 64Kbp~144Kbp로 현대의 이미지, 동영상 등의 대용량 데이터를고속으로 전송하기는 문제

– B-ISDN(Broadband ISDN)

• 이미지, 영상, 사운드 등의 대용량의데이터를 고속으로 전송하기 위해기존의 ISDN의 기반 위에 만들어진광대역의 디지털 통신망

• B-ISDN은 2Mbps~155Mbps의 속도


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ATM

• ATM(Asynchronous Transfer Mode)– ATM은 광대역 ISDN(B-ISDN)을 구축하는데 사용되는 기반 기술

• 전송의 기본 단위가 53바이트의 셀(cell)

– 전달하고자 하는 데이터를 48바이트 단위로 쪼개서 셀에 넣음.

• 셀의 나머지 5바이트는 정보를 가지는 헤더

– 가상회선(virtual circuit)을 통하여 전송


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xDSL

• xDSL(x-Digital Subscriber Line) – 제한된 거리에서 기존의 전화망을 이용하여 고 주파수 대역의 모뎀을 사용하여 데이

터를 고속으로 전송

• ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)– 1989년 미국의 벨코어(Bellcore)가 VOD의 상용 서비스를 위해 개발

– ADSL은 기존의 전화선에 1.5~8Mbps의 하향속도와 16~640Kbps의 상향속도로 약10:1의 차이

• HDSL(High bit-rate Digital Subscriber Line)– ADSL과는 달리 대칭적인 전송을 하는 형태

– HDSL은 2쌍의 전화선을 통하여 T1(1.544Mpbs) 또는 E1(2.048Mbps)의 고속 통신이가능

• VDSL(Very high bit-rate Digital Subscriber Line)– 미국의 ANSI와 유럽의 ETSI에서 표준화 한 것으로 ADSL과 유사하게 비대칭형 가입

자망

– ADSL 보다 훨씬 높은 속도


3838

BWLL

• BWLL(Broadband Wireless Local Loop)– 광대역 고정 무선 가입자망

– 첨단 무선 가입자망으로 기지국과 가입자의 장치 사이에는 무선으로 가입자의 장치와 가입자의 컴퓨터 사이는 유선으로 통신

• 통신망의 이용과 구축이 쉽고, 유지 보수 비용 저렴

– ADSL등의 서비스를 제공하기 어려웠던 중소규모의 아파트나 빌딩 등에 쉽게 설치하여 사용 가능



4040

회사에서 네트워크 설정

• 고정 IP 설정– 메뉴 [제어판]-[네트워크 및 인

터넷]-[네트워크 및 공유센터]-[어댑터 설정 변경]-[로컬 영역연결]의 속성

• “Internet Protocol Version4(TCP/IPv4)”의 속성


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IP 주소

• IP 주소– 유일한 IP 주소

• 인터넷에 연결된 세계의다른 컴퓨터도 이와동일한 IP 주소를가져서는 안 된다는 뜻

• 네 자리의 수로모두 8 * 4 = 32 bit

– 구조

• 네 자리 의 수 중에서앞의 두 자리 또는세 자리는 네트워크의 주소

– 나머지 수는 해당 네트워크 내에서컴퓨터의 주소

• 147.46.X.X는 네트워크 주소가 147.46.0.0으로

– 그 네트워크 안에 모두 약 216개의 컴퓨터를 가질 수 있다는 뜻

• 어떤 회사의 주소가 203.246.245.X 라면

– 그 회사를 구성하는 네트워크 주소가 203.246.245.0이고

– 그 네트워크 안에 약 28개의 컴퓨터를 수용 가능


4242

서브넷

• 서브넷(subnet)– 하나의 회사 안에도 여러 개의 부서가 있고, 하나의 대학 안에도 여러 개 단과 대학이나 학

과가 있듯이

– 147.46.X.X 라는 네트워크• 147.46.10.X, 147.46.11.X …… 와 같이 여러 개의 작은 네트워크로 나눌 수 있는데 이를 서브

넷(subnet)이라 함

• 서브넷마스크 (subnet mask)– 서브넷 마스크를 255.255.255.0 으로 설정하는 것은 111111111 11111111 11111111

00000000 으로 패킷이네트워크 안으로 들어올 때1로 되어 있는 부분만을 보고라우팅하면 자신의서브넷으로 들어옴


4343

기본 게이트웨이와 DNS 서버

• 기본 게이트웨이– 내 컴퓨터의 패킷이 외부 네트워크로 나갈 거나 외부 네트워크의 패킷이 내 네트워크

나 서브넷으로 들어올 때 꼭 거쳐야 하는 연결점

• 회사나 학교 같은 곳에서는 현재 컴퓨터의 위치에 따라 게이트웨이 주소가 달라짐

• DNS 서버– 도메인 네임을 IP 주소로 변환 시켜 주는 서버

• www.naver.com 과 같은 도메인 네임을 202.131.30.11과 같은 IP 주소로 변환 시켜주는서버

– 도메인 이름

• IP 주소는 www.naver.com과 같은 알파벳으로 이루어진 도메인 이름을 사용

• 숫자로 이루어진 IP 주소는 외우거나 사용하기가 번거롭기 때문


4444

가정에서 네트워크 설정

• 유동 IP 주소(dynamic IP address) 설정– 유동 IP

• 자기 집에서 가입한 KT 와 같은 통신망 회사의 서버가 자동으로 DNS 서버와 IP 주소를 할당

– 집에서는 컴퓨터를 켤 때마다 서버에서 할당해 주는 IP 주소가 달라질 수 있으므로유동(dynamic) IP 주소

– 자동으로 IP 주소와 DNS 서버주소를 받는 것으로 설정


4545

네트워크 상태 확인

• ipconfig– 현재 네트워크의 연결 상태들을 나열

• 물리주소, IP 주소, DHCP 서버 등


4646

네트워크 상태 확인: nslookup

• nslookup– 알파벳으로 된 도메인 네임(domain name)을 IP 주소로 변환

• www.naver.com의 IP 주소가 222.239.74.201

http://www.naver.com/


4747

네트워크 상태 확인: tracert

• tracert– 주어진 목적지(www.naver.com)까지의 경로

• 현재 8, 9번째 경로에서 시간이 많이 걸리는 것으로 보임

– 요즈음은 보안상의 이유로 자신의 네트워크에 이러한 추적을 막아 놓는 경우도 많아경로가 끝까지 나오지 않을 수도 있음


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