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교착 상태 (Deadlock)

rubii — Tue, 25 Nov 2025 20:15:57 +0900

1. 개요

교착 상태(Deadlock) 는
여러 프로세스가 서로가 가진 자원을 기다리며 무한히 대기하는 상태를 말함
즉, 서로가 서로를 기다리느라 아무도 앞으로 진행하지 못하는 상황

2. 교착 상태의 예시

예시 상황

프로세스	현재 보유 자원	요청 중 자원
P1	프린터	스캐너
P2	스캐너	프린터

→ P1은 스캐너가 필요하고,
→ P2는 프린터가 필요하지만,
서로가 자원을 내놓지 않아 무한 대기 상태 발생.

3. 교착 상태 발생의 4가지 조건 (필수 조건)

교착 상태는 아래 4가지 조건이 모두 만족될 때만 발생
하나라도 깨뜨리면 교착 상태를 예방할 수 있음.

조건	설명	예시
상호 배제 (Mutual Exclusion)	자원을 한 번에 하나의 프로세스만 사용 가능	프린터 1대만 사용 가능
점유와 대기 (Hold and Wait)	자원을 보유한 채 다른 자원을 기다림	프린터를 잡고 스캐너 대기
비선점 (No Preemption)	이미 할당된 자원을 강제로 뺏을 수 없음	사용 중인 자원을 OS가 회수 불가
순환 대기 (Circular Wait)	프로세스 간 자원 대기 관계가 원형으로 연결	P1 → P2 → P3 → P1 형태

교착 상태 발생 조건 4가지 암기법:
상·점·비·순 (상호배제 / 점유대기 / 비선점 / 순환대기)

4. 교착 상태 해결 방법

운영체제는 교착 상태를 예방(Prevention), 회피(Avoidance), 탐지(Detection), 복구(Recovery) 네 가지 방법으로 처리

구분	방법	설명
예방 (Prevention)	발생 조건 4개 중 하나 이상을 미리 차단	상·점·비·순 조건 중 최소 하나 제거
회피 (Avoidance)	교착 상태가 발생하지 않도록 자원 할당을 조절	대표적으로 은행원 알고리즘 (Banker’s Algorithm) 사용
탐지 (Detection)	교착 상태 발생 후 탐지 알고리즘으로 확인	자원 할당 그래프(Resource Allocation Graph) 활용
복구 (Recovery)	교착 상태 프로세스를 종료하거나 자원을 회수	프로세스 강제 종료 또는 자원 선점

5. 교착 상태 예방 (Prevention)

교착 상태 발생 조건을 애초에 성립하지 않게 만드는 방법

조건	예방 방법	예시
상호 배제 제거	공유 가능한 자원으로 설계	프린터 대신 네트워크 프린터 공유
점유와 대기 제거	모든 자원을 한 번에 요청	프로세스 시작 시 모든 자원 미리 확보
비선점 제거	자원 선점 가능하도록 설계	자원을 뺏고 나중에 재시도
순환 대기 제거	자원 번호를 부여해 순서대로 요청	자원 우선순위 규칙 적용

단점: 시스템 자원 낭비나 대기 시간 증가 가능

6. 교착 상태 회피 (Avoidance)

교착 상태가 발생할 가능성이 있는 상태를 미리 피하는 방식

가장 대표적인 알고리즘은 은행원 알고리즘(Banker's Algorithm)

은행원 알고리즘 (Banker’s Algorithm)

자원 할당 전, 시스템이 안전 상태(Safe State) 인지 검사
만약 안전 상태를 벗어날 가능성이 있으면 자원 할당을 보류
“모든 프로세스가 결국 자원을 얻어 종료될 수 있다면 안전한 상태”

용어	설명
안전 상태 (Safe State)	모든 프로세스가 순차적으로 실행될 수 있는 상태
불안전 상태 (Unsafe State)	교착 상태로 발전할 수 있는 상태

7. 교착 상태 탐지 (Detection)

교착 상태를 허용한 뒤, 주기적으로 검사하여 탐지하는 방식

OS가 자원 할당 그래프(Resource Allocation Graph, RAG)를 유지하며 상태를 확인
그래프에서 사이클(Cycle) 이 존재하면 교착 상태 발생

자원 할당 그래프 예시

P1 → R1
P2 → R2
R1 → P2
R2 → P1

→ 순환(Cycle)이 존재하므로 교착 상태 발생

8. 교착 상태 복구 (Recovery)

교착 상태 탐지 후, 시스템을 정상 상태로 되돌리는 단계

방법	설명	단점
프로세스 종료	교착된 프로세스 일부 또는 전부 강제 종료	작업 손실 발생
자원 선점	일부 자원을 회수하여 다른 프로세스에 재할당	상태 복원 어려움
프로세스 롤백(Rollback)	체크포인트 이전으로 되돌리기	오버헤드 큼

9. 교착 상태 처리 방법 요약

단계	방식	키워드	대표 알고리즘
예방	발생 조건 제거	상·점·비·순 중 하나 차단	-
회피	안전 상태 유지	자원 할당 제어	Banker’s Algorithm
탐지	발생 허용 후 감시	사이클 탐색	자원 할당 그래프
복구	탐지 후 처리	종료·선점·롤백	-

메모리 관리 – 페이징과 세그먼테이션

rubii — Wed, 5 Nov 2025 12:43:15 +0900

1. 개요

운영체제에서 메모리 관리(Memory Management) 는 프로세스가 사용할 메모리 공간을 효율적이고 안전하게 분배하는 핵심 기능

메모리 관리의 목표는 다음과 같음

한정된 메모리 자원을 효율적으로 사용
여러 프로세스가 동시에 실행될 수 있도록 지원 (멀티프로그램)
서로 다른 프로세스가 메모리를 침범하지 않도록 보호

2. 메모리 관리 기법의 분류

분류	설명	예시
연속 메모리 할당 (Contiguous)	하나의 프로세스가 연속된 물리 공간을 차지	단일 분할, 다중 분할
비연속 메모리 할당 (Non-contiguous)	프로세스가 여러 영역으로 나뉘어 저장	페이징(Paging), 세그먼테이션(Segmentation)

현대 운영체제는 대부분 비연속 메모리 관리(Paging + Segmentation) 방식을 사용

3. 연속 메모리 할당 기법

프로세스 크기에 따라 연속된 메모리를 배정하는 방식

기법	설명	특징
고정 분할 (Fixed Partition)	메모리를 일정 크기로 나누어 각 프로세스에 할당	내부 단편화(Internal Fragmentation) 발생
가변 분할 (Variable Partition)	프로세스 크기에 맞춰 동적으로 분할	외부 단편화(External Fragmentation) 발생

단편화(Fragments)

내부 단편화: 할당된 영역 내부의 미사용 공간

외부 단편화: 할당되지 않은 빈 공간이 흩어져 사용 불가한 상태

4. 페이징 (Paging)

메모리를 고정 크기의 블록(Page) 으로 나누어 관리하는 기법

프로세스는 페이지(Page) 단위로 분할
물리 메모리는 프레임(Frame) 단위로 분할
운영체제가 페이지 테이블(Page Table) 을 통해 논리주소(Logical Address) → 물리주소(Physical Address) 변환

페이징 구조

[프로세스의 논리 메모리]
  Page 0 → Frame 5
  Page 1 → Frame 9
  Page 2 → Frame 2
  ...

[물리 메모리]
  Frame 0
  Frame 1
  Frame 2 ← Page 2
  ...
  Frame 5 ← Page 0
  Frame 9 ← Page 1

주요 특징

항목	내용
페이지 크기	보통 4KB ~ 8KB
주소 변환	페이지 번호(Page Number) + 페이지 오프셋(Page Offset)
장점	외부 단편화 없음, 메모리 활용률 향상
단점	내부 단편화 발생 가능, 주소 변환 오버헤드 존재

TLB (Translation Lookaside Buffer)
주소 변환 속도를 높이기 위한 캐시 역할 (최근 사용된 페이지 테이블 항목 저장)

5. 세그먼테이션 (Segmentation)

메모리를 논리적 단위(세그먼트, Segment) 로 나누어 관리하는 방식

프로그램을 의미 있는 논리 단위로 구분 (예: 코드, 데이터, 스택 등)
각 세그먼트는 서로 다른 크기를 가질 수 있음

세그먼트 구조 예시

프로그램 구성:
  세그먼트 0 → Code (크기 3000)
  세그먼트 1 → Data (크기 1200)
  세그먼트 2 → Stack (크기 800)

항목	설명
세그먼트 번호(Segment Number)	논리적 단위 식별자
세그먼트 오프셋(Segment Offset)	세그먼트 내 상대 주소
세그먼트 테이블(Segment Table)	각 세그먼트의 시작 주소(Base)와 길이(Limit) 저장

주소 변환: 물리주소 = Base + Offset
(단, Offset ≤ Limit 인 경우만 접근 허용)

주요 특징

항목	내용
주소 구조	세그먼트 번호 + 오프셋
장점	논리적 구조 반영, 접근 보호 용이
단점	외부 단편화 발생 가능

6. 페이징 vs 세그먼테이션 비교

구분	페이징(Paging)	세그먼테이션(Segmentation)
기준	물리적 크기(Page 단위)	논리적 단위(Segment 단위)
단위 크기	고정 (일정 크기)	가변 (세그먼트마다 다름)
단편화 유형	내부 단편화	외부 단편화
주소 구성	페이지 번호 + 오프셋	세그먼트 번호 + 오프셋
테이블	페이지 테이블	세그먼트 테이블
장점	메모리 활용 효율 높음	논리적 프로그램 구조 반영
단점	논리 구조 반영 어려움	외부 단편화 발생 가능

7. 페이징 + 세그먼테이션 혼합 방식

현대 운영체제(예: Linux, Windows)는 “세그먼테이션 기반의 페이징 구조(Segmented Paging)” 를 사용

단계	설명
①	세그먼트 번호로 해당 세그먼트의 페이지 테이블 위치 검색
②	페이지 번호로 실제 프레임 위치 찾기
③	오프셋으로 최종 물리 주소 계산

즉, 세그먼트로 논리 구조를 나누고, 각 세그먼트를 페이징으로 물리적으로 관리하는 하이브리드 구조.

8. 단편화(Fragmentation) 요약

구분	정의	원인	예시
내부 단편화	할당된 블록 내부의 미사용 공간	고정 크기 분할	페이지 단위로 남는 2KB 공간 등
외부 단편화	블록 사이에 사용 불가능한 빈 공간	가변 크기 분할	여러 프로세스가 차지 후 중간 공간 남음

외부 단편화는 압축(Compaction) 으로 해소 가능하지만, CPU 부하가 크기 때문에 실시간 시스템에는 부적합

9. 핵심 요약

페이징: 고정 크기, 내부 단편화 발생
세그먼테이션: 가변 크기, 외부 단편화 발생
페이징+세그먼테이션: 논리 구조 + 효율 결합
TLB는 주소 변환 속도를 향상시키는 캐시
단편화는 메모리 관리 효율 저하의 주요 원인

핵심 암기 문장

“페이징은 고정, 세그먼트는 가변.”
“내부 단편화는 Paging, 외부 단편화는 Segmentation.”
“현대 OS는 둘 다 씀 — 세그먼트 기반 페이징.”

CPU 스케줄링 알고리즘

rubii — Tue, 4 Nov 2025 17:34:49 +0900

1. 개요

운영체제에서 CPU 스케줄링(CPU Scheduling) 은
Ready 상태의 여러 프로세스 중 어떤 프로세스에 CPU를 할당할지 결정하는 작업.

한정된 CPU 자원을 효율적으로 배분하여 처리량(Throughput) 증가, 응답시간 단축, 공정성(Fairness) 을 달성하는 것이 목표

용어	설명
스케줄링(Scheduling)	프로세스 실행 순서를 결정하는 과정
디스패처(Dispatcher)	선택된 프로세스에 실제로 CPU를 넘겨주는 역할
컨텍스트 스위칭(Context Switching)	CPU 제어권을 다른 프로세스로 전환하는 과정
Ready Queue	실행 대기 중인 프로세스들의 대기열

2. 스케줄링의 분류

기준	구분	설명
선점 여부	비선점(Non-preemptive)	CPU를 한 번 할당하면 종료 시까지 점유 (예: FCFS, SJF, HRN)
	선점(Preemptive)	더 높은 우선순위가 오면 CPU를 빼앗김 (예: SRTF, RR, Priority)
시점	장기(Long-term), 중기(Mid-term), 단기(Short-term)	프로세스 생성·실행·대기 상태 관리 단계별 스케줄링

단기 스케줄러가 CPU 할당을 직접 담당

3. 주요 스케줄링 알고리즘

(1) FCFS (First Come, First Served)

“먼저 온 순서대로 처리” — 큐 구조(FIFO)

항목	설명
방식	Ready Queue에 먼저 들어온 프로세스부터 실행
특징	단순하지만, 긴 작업이 앞에 있으면 대기 시간 증가 (Convoy Effect)
선점 여부	비선점형
예시	P1(24), P2(3), P3(3) 실행 시 → 평균 대기시간 증가

CPU 버스트가 긴 프로세스가 앞에 있으면 전체 성능 저하.

(2) SJF (Shortest Job First)

“CPU 사용시간이 짧은 프로세스부터 실행”

항목	설명
방식	CPU 버스트(예상 실행 시간)가 짧은 순서로 스케줄링
특징	평균 대기시간 최소화 (이론적으로 최적)
선점 여부	비선점형
단점	CPU 버스트 시간을 미리 알기 어려움

(3) SRTF (Shortest Remaining Time First)

SJF의 선점형 버전

항목	설명
방식	새로 도착한 프로세스의 남은 시간이 더 짧으면 CPU 선점
특징	응답 시간이 짧은 프로세스 우선 처리
선점 여부	선점형
단점	잦은 컨텍스트 스위칭 → 오버헤드 증가

(4) Priority Scheduling (우선순위 스케줄링)

“우선순위(priority)가 높은 프로세스 먼저 실행”

항목	설명
방식	프로세스에 우선순위 값(priority)을 부여하여 높은 순서대로 실행
특징	중요 작업 우선 처리 가능
단점	기아(Starvation) 발생 가능 → Aging 기법으로 해결
선점 여부	선점/비선점 모두 가능

Aging: 오래 기다린 프로세스의 우선순위를 점진적으로 높이는 기법

(5) RR (Round Robin)

“시분할(Time-sharing)” 시스템의 대표적인 선점형 방식

항목	설명
방식	각 프로세스에 동일한 타임퀀텀(Time Quantum) 을 부여, 순환 실행
특징	공정성(Fairness) 보장, 응답 시간 일정
단점	타임퀀텀이 너무 크면 FCFS와 유사 / 너무 작으면 스위칭 오버헤드 증가
적용 환경	시분할 시스템, 멀티태스킹 운영체제

적절한 타임퀀텀 설정이 핵심 — 보통 10~100ms 수준

(6) HRN (Highest Response Ratio Next)

“대기시간과 실행시간을 고려한 균형형 스케줄링”

항목	설명
우선순위 계산식	(대기시간 + 서비스시간) / 서비스시간
특징	대기시간이 길수록 우선순위 상승 → 기아현상 방지
선점 여부	비선점형

SJF의 단점을 보완한 현실적인 방식

4. 알고리즘 비교 요약

알고리즘	선점 여부	주요 기준	장점	단점
FCFS	비선점	도착 순서	단순	긴 작업이 앞에 있으면 대기 길어짐
SJF	비선점	CPU 버스트 시간	평균 대기시간 최소	예측 어려움
SRTF	선점	남은 실행 시간	빠른 응답	오버헤드 증가
Priority	혼합	우선순위	중요 작업 우선	기아 발생 가능
RR	선점	시간 할당량	공정성	오버헤드
HRN	비선점	응답률	기아 방지	계산 복잡

5. 스케줄링 성능 평가 지표

지표	설명	목표
대기 시간 (Waiting Time)	Ready Queue에서 기다린 총 시간	최소화
응답 시간 (Response Time)	첫 CPU 할당까지 걸린 시간	최소화
처리량 (Throughput)	단위 시간당 완료된 프로세스 수	최대화
CPU 이용률 (CPU Utilization)	CPU가 실제로 일한 시간 비율	최대화
Turnaround Time (소요 시간)	프로세스 생성 → 종료까지 전체 시간	최소화

6. 선점형 스케줄링의 컨텍스트 스위칭

CPU가 다른 프로세스로 전환될 때, 현재 프로세스의 레지스터, 프로그램 카운터 등 상태를 PCB에 저장하고
새로운 프로세스의 상태를 복원하는 과정을 컨텍스트 스위칭(Context Switching) 이라고 함

항목	설명
장점	CPU를 효율적으로 분배 가능
단점	저장/복원 오버헤드 발생
발생 시점	타임퀀텀 만료, I/O 요청, 우선순위 변화 등

7. 핵심 요약

CPU 스케줄링은 Ready Queue의 프로세스 실행 순서를 결정하는 핵심 기능
비선점형: FCFS, SJF, HRN
선점형: SRTF, Priority, RR
RR은 시분할 시스템에서 공정성 확보에 효과적
Aging으로 Priority 스케줄링의 기아현상 해결
성능 지표: 대기시간↓, 처리량↑, 응답시간↓

핵심 암기 문장

“SJF는 짧은 작업 우선, RR은 순환, Priority는 중요도 중심.”
“Aging은 기다림에 보상.”
“CPU 스케줄링의 목표는 효율·공정·속도.”

프로세스와 스레드 차이

rubii — Mon, 3 Nov 2025 12:23:03 +0900

1. 개요

운영체제(OS, Operating System)는 프로그램 실행과 자원 관리를 담당하는 핵심 소프트웨어
이 중에서도 프로세스(Process) 와 스레드(Thread) 는 CPU가 작업을 수행하는 기본 단위로, 운영체제 이해의 핵심 개념

구분	프로세스	스레드
정의	실행 중인 프로그램	프로세스 내의 실행 흐름 단위
독립성	독립적인 메모리 공간 보유	같은 프로세스 내 메모리 공유
통신 방식	프로세스 간 통신(IPC) 필요	공유 메모리로 간단한 통신 가능
자원 소모	크다 (프로세스별 메모리, PCB 등 생성)	작다 (Stack만 분리)
예시	Chrome.exe, Discord.exe	탭 단위 실행, 채팅 전송 스레드 등

2. 프로세스(Process)란?

실행 중인 프로그램(Program in Execution)

운영체제는 프로그램을 실행할 때 메모리에 적재하고, CPU 스케줄링 대상이 되는 하나의 독립된 작업 단위(프로세스) 로 관리

프로세스 구성 요소

구성 요소	설명
Code 영역	실행할 프로그램 명령어 저장
Data 영역	전역 변수, 정적 변수
Heap 영역	동적 할당된 메모리 공간 (new, malloc 등)
Stack 영역	함수 호출 시 지역 변수와 리턴 주소 저장
PCB (Process Control Block)	프로세스의 상태 정보를 저장하는 자료구조 (PID, 레지스터 값, 상태 등)

PCB는 운영체제가 프로세스를 식별하고 관리하기 위한 핵심 구조

3. 스레드(Thread)란?

프로세스 내에서 실제 작업을 수행하는 실행 흐름 단위

하나의 프로세스가 여러 스레드를 포함할 수 있으며, 이 스레드들이 동시에 실행되어 병렬 처리(Parallel Processing) 를 수행

스레드 구성 요소

항목	설명
Stack	각 스레드별 독립적인 함수 호출 공간
Program Counter (PC)	스레드의 현재 실행 위치 저장
Register Set	연산 중인 데이터 값 저장
공유 자원	Code, Data, Heap 영역은 프로세스 내에서 공유

4. 프로세스 vs 스레드 메모리 구조 비교

메모리 영역	프로세스 간 공유 여부	스레드 간 공유 여부
Code	❌	✅
Data	❌	✅
Heap	❌	✅
Stack	❌	❌ (각 스레드 독립)

핵심 포인트:
스레드는 Code, Data, Heap을 공유하지만 Stack은 독립적으로 가짐

5. 멀티프로세스 vs 멀티스레드

구분	멀티프로세스(Multi-Process)	멀티스레드(Multi-Thread)
정의	여러 개의 프로세스를 동시에 실행	하나의 프로세스 내에서 여러 스레드 실행
메모리 구조	프로세스 간 완전 분리	스레드 간 자원 공유
장점	안정성 높음 (하나 죽어도 다른 프로세스 영향 X)	자원 효율 높음, 빠른 통신
단점	오버헤드 큼 (메모리 많이 사용)	한 스레드 오류 시 전체 프로세스에 영향
예시	Chrome 탭별 독립 실행	하나의 워드프로세스 내 자동 저장, 맞춤법 검사 스레드

비유:

멀티프로세스 = 여러 개의 독립된 집

멀티스레드 = 한 집 안의 여러 방에서 동시에 일하는 사람들

6. 상태 전이 (Process State Transition)

프로세스는 실행 중 다음과 같은 상태를 순환하며 변화

상태	설명
New	프로세스 생성 중
Ready	실행 대기 (CPU 할당 기다림)
Running	CPU에서 실행 중
Waiting(Blocked)	I/O 등 이벤트 대기 중
Terminated	실행 완료 및 종료

New → Ready → Running → Waiting → Ready → Terminated

CPU 스케줄러는 Ready 큐에서 프로세스를 선택해 CPU를 할당

7. 프로세스 간 통신(IPC)

프로세스는 메모리를 공유하지 않기 때문에, Inter-Process Communication (IPC) 방식으로 데이터를 주고받음

방식	설명
Pipe (파이프)	부모–자식 간 단방향 통신
Message Queue	커널 공간에 메시지를 저장해 통신
Shared Memory	동일한 메모리 영역을 여러 프로세스가 공유
Socket	네트워크 기반 프로세스 통신 (TCP/IP 기반)

패킷 전달 과정 (라우팅)

rubii — Sun, 2 Nov 2025 15:07:18 +0900

1. 개요

라우팅(Routing)은 네트워크에서 데이터 패킷이 목적지까지 이동하는 경로를 결정하는 과정
송신지에서 수신지로 가는 동안 여러 네트워크 장비(라우터, 게이트웨이 등)를 거치며 전달됨

용어	설명
패킷(Packet)	전송되는 데이터의 단위 (네트워크 계층에서 사용)
라우팅(Routing)	패킷이 이동할 최적 경로를 선택하는 과정
라우터(Router)	네트워크 간 패킷 전달을 담당하는 장비
게이트웨이(Gateway)	다른 네트워크로 나가는 출입구 역할

2. 패킷 전달 기본 흐름

예시: PC(192.168.10.5) → 웹 서버(203.0.113.10) 접속 과정

1. PC는 브라우저를 통해 HTTP 요청 생성
2. 전송 계층(TCP)이 데이터를 세그먼트로 분할
3. 네트워크 계층(IP)이 목적지 IP(203.0.113.10)를 지정해 패킷 생성
4. 패킷이 게이트웨이(라우터)로 전송
5. 라우터가 라우팅 테이블을 참조하여 다음 홉(Next Hop)으로 전달
6. 여러 라우터를 거쳐 목적지 네트워크로 이동
7. 수신 측 네트워크의 라우터가 서버(203.0.113.10)로 패킷 전달
8. 서버가 응답 패킷을 역방향으로 전송

3. 라우팅 방식의 종류

구분	설명	특징
정적 라우팅 (Static Routing)	관리자가 수동으로 경로 지정	단순·작은 네트워크에 적합
동적 라우팅 (Dynamic Routing)	라우터 간 정보 교환으로 자동 경로 결정	대규모 네트워크에 적합
디폴트 라우팅 (Default Routing)	목적지 경로를 모를 때 지정된 기본 경로로 전달	인터넷 접속 시 주로 사용 (0.0.0.0/0)

예: 가정용 공유기의 “기본 게이트웨이”가 바로 디폴트 라우팅

4. 라우팅 테이블 (Routing Table)

라우터는 라우팅 테이블(Routing Table) 을 기반으로
“어떤 네트워크로 가려면 어디(Next Hop)로 보낼지”를 판단

목적지 네트워크	넷마스크	게이트웨이	인터페이스	메트릭
192.168.10.0	255.255.255.0	직접 연결	eth0	0
172.16.0.0	255.255.0.0	192.168.10.1	eth0	1
0.0.0.0	0.0.0.0	192.168.10.1	eth0	10

메트릭(Metric): 경로 우선순위 (낮을수록 우선)
0.0.0.0/0: 모든 목적지에 대한 기본 경로 (디폴트 게이트웨이)

5. 동적 라우팅 프로토콜

라우터 간에 네트워크 경로 정보를 자동으로 교환하기 위해 사용됨

프로토콜	방식	특징	사용 계층
RIP (Routing Information Protocol)	거리 벡터	홉 수 기반(최대 15홉), 단순하지만 느림	네트워크 계층
OSPF (Open Shortest Path First)	링크 상태	대규모 네트워크에 적합, 빠른 수렴 속도	네트워크 계층
BGP (Border Gateway Protocol)	경로 벡터	자율 시스템(AS) 간 라우팅, 인터넷 백본용	네트워크 계층

요약
RIP: 거리 기반 (Distance Vector)
OSPF: 링크 기반 (Link State)
BGP: 경로 기반 (Path Vector)

6. 라우팅 알고리즘 개념

알고리즘	설명	적용 프로토콜
거리 벡터 알고리즘	인접 라우터와 거리 정보를 교환하여 최단 경로 계산	RIP
링크 상태 알고리즘	전체 네트워크 맵을 기반으로 최단 경로 탐색 (Dijkstra 알고리즘 사용)	OSPF
경로 벡터 알고리즘	자율 시스템(AS) 간 경로 정보 교환 (정책 기반 라우팅)	BGP

7. 패킷 전달 예시

[PC 192.168.10.5]
   ↓
[공유기 192.168.10.1]
   ↓ (ISP 네트워크)
[라우터 A]
   ↓
[라우터 B]
   ↓
[서버 203.0.113.10]

동작 요약
1. PC는 게이트웨이(192.168.10.1)로 패킷 전송
2. 게이트웨이는 ISP의 상위 라우터로 전달
3. 중간 라우터들은 각자의 라우팅 테이블을 참조해 다음 홉을 결정
4. 목적지 네트워크에 도착하면 서버에 직접 전달

8. 라우팅과 스위칭의 차이

구분	라우팅 (Routing)	스위칭 (Switching)
동작 계층	네트워크 계층 (3계층)	데이터 링크 계층 (2계층)
식별 기준	IP 주소	MAC 주소
장비	라우터	스위치
기능	네트워크 간 패킷 전달	같은 네트워크 내 프레임 전달

스위치는 “LAN 내부 이동”, 라우터는 “LAN 간 이동”을 담당한다.

9. 핵심 요약

라우팅은 패킷이 목적지까지 가는 경로를 결정하는 과정
라우터는 라우팅 테이블을 참조하여 다음 홉을 선택
정적/동적/디폴트 라우팅 방식 존재
동적 라우팅 프로토콜: RIP, OSPF, BGP
스위칭은 LAN 내부, 라우팅은 네트워크 간 이동

DNS 동작 원리

rubii — Thu, 30 Oct 2025 12:46:31 +0900

1. 개요

DNS(Domain Name System)는
도메인 이름(예: www.google.com) 을 IP 주소(예: 142.250.196.132) 로 변환해주는 시스템

사람은 기억하기 쉬운 “이름”으로 접근하지만, 컴퓨터는 “숫자(IP 주소)”로 통신하기 때문에
DNS는 이 둘을 연결하는 인터넷 전화번호부 역할을 함

항목	예시	설명
도메인 이름	www.google.com	사람이 인식하기 쉬운 주소
IP 주소	142.250.196.132	컴퓨터가 인식하는 주소
변환 과정	도메인 → IP	DNS가 수행

2. DNS의 기본 개념

DNS는 분산형 계층 구조로 설계되어 있음.
즉, 전 세계의 수많은 DNS 서버가 서로 역할을 나눠 도메인을 관리한다.

계층	예시	역할
Root DNS	.	최상위 루트 서버 (전 세계에 13개 존재)
Top-Level Domain (TLD)	.com, .net, .kr	국가·기관별 도메인 관리
Authoritative DNS (권한 서버)	google.com	실제 IP 주소를 보유한 최종 서버
Recursive Resolver (재귀 DNS)	8.8.8.8, 1.1.1.1	사용자의 요청을 받아 대신 질의 수행

3. DNS 동작 과정

사용자가 웹 브라우저에 www.example.com 을 입력했을 때 DNS가 작동하는 순서

1. 브라우저 캐시 확인

먼저 로컬 캐시(브라우저, OS)에 이전 조회 결과가 있는지 확인
있으면 바로 IP 주소 반환 → DNS 질의 종료

2. 로컬 DNS(Recursive Resolver)에 요청

없으면, 로컬 네임서버(예: 8.8.8.8, 1.1.1.1)에 질의
이 서버가 대신 여러 DNS 서버에 순차적으로 질의 수행

3. Root DNS 서버 질의

“.com 주소는 어디에 있어?” → TLD 서버 주소를 알려줌

4. TLD 서버 질의

“example.com의 주소는 어디야?” → 권한 서버 주소를 알려줌

5. Authoritative DNS 서버 질의

“www.example.com의 IP 주소는?” → 실제 IP(예: 93.184.216.34) 응답

6. 결과 반환 및 캐싱

로컬 DNS가 IP 주소를 사용자에게 전달
결과는 일정 시간(TTL, Time To Live) 동안 캐시에 저장되어 재사용됨

4. DNS 동작 요약 다이어그램

[사용자 브라우저]
   ↓
[로컬 DNS 서버]
   ↓
[Root DNS 서버]
   ↓
[TLD DNS 서버]
   ↓
[Authoritative DNS 서버]
   ↓
IP 주소 반환 → [사용자 브라우저]

5. DNS 레코드 종류

DNS는 단순히 도메인→IP 변환뿐 아니라, 이메일, 서브도메인, 별칭 등 다양한 정보를 관리

레코드 유형	예시	설명
A (Address)	example.com → 93.184.216.34	도메인 → IPv4 주소
AAAA	example.com → 2606:2800:220:1:248:1893:25c8:1946	도메인 → IPv6 주소
CNAME (Canonical Name)	www → example.com	별칭 도메인 설정
MX (Mail Exchange)	mail.example.com	이메일 서버 주소 지정
NS (Name Server)	ns1.example.com	도메인을 관리하는 네임서버 지정
TXT	"v=spf1 include:_spf.google.com ~all"	도메인 검증용 텍스트 정보 (보안, 인증 등)

6. DNS 캐싱과 TTL

DNS 응답은 네트워크 부하를 줄이기 위해 일정 시간 동안 저장됨
이때 저장 시간은 TTL(Time To Live) 로 정의됨

항목	설명
TTL	DNS 레코드가 캐시에 유지되는 시간(초 단위)
캐시 위치	브라우저, OS, 로컬 DNS 서버 등
효과	반복 조회 시 속도 향상, 네트워크 부하 감소
주의점	IP 변경 시 TTL 만료 전까지는 이전 정보 사용 가능

7. DNS 보안 관련 개념

개념	설명
DNS 스푸핑 (DNS Spoofing)	공격자가 가짜 IP 주소를 응답시켜 사용자를 위조 사이트로 유도
DNSSEC (DNS Security Extensions)	DNS 응답에 전자서명(Digital Signature) 을 추가해 위·변조 방지
DoH (DNS over HTTPS)	DNS 요청 자체를 HTTPS로 암호화하여 중간 공격 방지
DoT (DNS over TLS)	DNS 요청을 TLS로 보호하는 방식 (보안 강화 버전)

8. 핵심 요약

DNS = 도메인 이름 → IP 주소 변환 시스템
구조: Root → TLD → Authoritative → Resolver
주요 레코드: A, CNAME, MX, NS, TXT
TTL을 통해 캐시 성능 향상
DNS 보안 강화 기술: DNSSEC, DoH, DoT

HTTP vs HTTPS

rubii — Tue, 28 Oct 2025 16:48:58 +0900

1. 개요

웹 통신은 기본적으로 HTTP (HyperText Transfer Protocol) 을 사용하지만,
보안이 필요한 환경에서는 HTTPS (HTTP Secure) 로 통신함.

두 프로토콜의 가장 큰 차이는 데이터를 암호화하여 전송하느냐(HTTPS) vs 평문으로 전송하느냐(HTTP)

구분	HTTP	HTTPS
포트 번호	80	443
암호화	없음 (평문 전송)	SSL/TLS 기반 암호화
보안성	낮음	높음
속도	빠름	약간 느림 (암호화 과정 때문)
URL 예시	http://example.com	https://example.com

2. HTTP 동작 원리

HTTP는 클라이언트–서버 모델로 동작.
즉, 클라이언트(웹 브라우저)가 요청(Request)을 보내면, 서버가 응답(Response)을 돌려주는 구조.

[브라우저] → HTTP 요청 → [웹 서버]
[브라우저] ← HTTP 응답 ← [웹 서버]

HTTP는 기본적으로 비연결성(stateless) 이며, 요청이 끝나면 서버와의 연결이 바로 끊어짐

3. HTTPS 동작 원리

HTTPS는 HTTP + SSL/TLS 가 결합된 프로토콜.
HTTP 통신을 암호화된 터널(Secure Tunnel) 안에서 수행.

SSL/TLS란?

SSL(Secure Socket Layer) → TLS(Transport Layer Security)로 발전
데이터를 암호화·복호화, 무결성 검증, 서버 인증 기능을 제공

HTTPS 통신 과정 (핸드셰이크 과정 요약)

1️⃣ 클라이언트 헬로(Client Hello)

브라우저가 서버에 “암호화 방식”과 “TLS 버전”을 제안함

2️⃣ 서버 헬로(Server Hello)

서버가 사용할 암호화 방식을 선택하고
SSL 인증서(서버 공개키 포함) 를 클라이언트에 전송

3️⃣ 인증서 검증 (CA 서명 확인)

브라우저가 인증서를 발급한 기관(CA, Certificate Authority)의 신뢰성을 검증

4️⃣ 세션키 생성 (대칭키 교환)

클라이언트와 서버가 협의한 방식으로 임시 세션키 생성
이 키로 이후 데이터 암호화 통신 진행

5️⃣ 암호화된 HTTP 통신 시작

이제 실제 데이터(요청·응답)는 SSL 세션키로 암호화되어 전송됨

HTTP 데이터 ↔ SSL/TLS 암호화 계층 ↔ TCP/IP

4. 인증서(Certificate) 구조

HTTPS 통신에는 공인 인증서(SSL Certificate) 가 반드시 필요.
이 인증서는 서버가 “나는 진짜 example.com이야”라고 신원 증명하는 역할을 함.

항목	설명
발급 기관 (CA)	인증서 서명 및 발급을 담당하는 신뢰 기관
공개키 (Public Key)	데이터를 암호화할 때 사용
개인키 (Private Key)	서버만 알고 있는 복호화 키
유효 기간	인증서의 만료 기간 (보통 1년)
도메인 정보	인증서가 적용되는 도메인(example.com 등)

CA 예시: Let's Encrypt, DigiCert, GlobalSign, Sectigo 등

포트 번호와 프로토콜

rubii — Tue, 21 Oct 2025 18:39:55 +0900

1. 개요

포트(Port)는 하나의 IP 주소 안에서 여러 프로그램(프로세스)을 구분하기 위한 논리적 번호
IP가 “건물 주소”라면, 포트는 “건물 안의 각 방 번호”

TCP/IP 네트워크에서는 IP 주소 + 포트 번호 조합으로 통신이 이루어짐.

예를 들어, 웹 브라우저가 www.example.com에 접속할 때는 IP 주소를 찾은 후 포트 80(HTTP) 으로 연결을 시도

구분	예시	설명
IP 주소	192.168.0.10	컴퓨터(호스트) 자체의 주소
포트 번호	80	특정 서비스(웹 서버)의 식별자
조합	192.168.0.10:80	특정 서버의 특정 서비스에 연결

2. 포트 번호 체계

포트 번호는 16비트(0~65535) 정수로 표현되며, 세 가지 범위로 구분

구분	범위	설명
Well-known Port (공인 포트)	0 ~ 1023	전 세계적으로 표준화된 주요 서비스용 포트
Registered Port (등록 포트)	1024 ~ 49151	일반 응용 프로그램에서 사용하는 등록 포트
Dynamic / Private Port (임시 포트)	49152 ~ 65535	클라이언트가 통신 시 임시로 사용하는 포트 (Ephemeral Port)

예: 웹 브라우저는 49152 이후의 임시 포트를 사용해 서버의 80포트에 접속한다.

3. 대표 프로토콜 포트 번호

주요 포트(80, 443, 22, 25, 53 등)는 반드시 암기

프로토콜	포트 번호	사용 계층	설명
HTTP	80	애플리케이션 계층	웹 페이지 전송 (암호화 X)
HTTPS	443	애플리케이션 계층	보안 웹 통신 (SSL/TLS)
FTP (File Transfer Protocol)	20, 21	애플리케이션 계층	파일 전송 (20=데이터, 21=제어)
SSH	22	애플리케이션 계층	보안 원격 접속
Telnet	23	애플리케이션 계층	원격 접속 (암호화 X)
SMTP	25	애플리케이션 계층	이메일 발신
POP3	110	애플리케이션 계층	이메일 수신
IMAP	143	애플리케이션 계층	이메일 수신(서버 동기화)
DNS	53	애플리케이션 계층	도메인 이름 ↔ IP 주소 변환
DHCP	67(서버), 68(클라이언트)	애플리케이션 계층	IP 자동 할당
MySQL	3306	애플리케이션 계층	DB 접속 포트
HTTPS(SSL)	443	전송 계층(TCP)	암호화된 HTTP 통신
RDP (원격 데스크톱)	3389	애플리케이션 계층	윈도우 원격 제어

4. TCP vs UDP 비교

포트 번호는 TCP와 UDP 모두에서 사용됨.
둘 다 전송 계층 프로토콜이지만, 데이터 전송 방식이 다름

구분	TCP (Transmission Control Protocol)	UDP (User Datagram Protocol)
연결 방식	연결지향 (3-way handshake)	비연결형
신뢰성	전송 보장 (재전송, 순서 제어)	보장 없음
속도	느림	빠름
데이터 단위	세그먼트 (Segment)	데이터그램 (Datagram)
흐름 제어	있음	없음
대표 사용 서비스	HTTP, HTTPS, FTP, SMTP	DNS, DHCP, 스트리밍, 게임

핵심:
TCP는 신뢰성이 중요한 서비스(파일 전송, 웹), UDP는 지연이 중요한 서비스(동영상, 실시간 통신)에 사용

5. 포트 충돌과 방화벽 개념

(1) 포트 충돌 (Port Conflict)

동일한 포트 번호를 여러 프로그램이 동시에 사용하려 하면 충돌이 발생
→ 서버에서는 하나의 포트에 하나의 프로세스만 바인딩(bind) 가능

예: 웹 서버(Apache)가 80포트를 이미 사용 중일 때, 다른 웹 서버(Nginx)가 같은 포트를 사용하려 하면 실행 불가.

(2) 방화벽(Firewall)과 포트 제어

보안 장비나 OS 방화벽에서는 포트 허용/차단 규칙을 설정해 외부 접근을 제어

상황	결과
TCP 22 (SSH) 허용	원격 접속 가능
TCP 3306 (MySQL) 차단	외부 DB 접근 불가
TCP 80, 443 허용	웹 트래픽만 허용

실제 서버 보안에서는 필요한 포트만 열고 나머지는 기본 차단하는 것이 원칙

IP주소와 서브넷 마스크 + 예제 문제

rubii — Thu, 16 Oct 2025 12:59:43 +0900

1. 개요

IP주소는 네트워크 상에서 각 장치를 식별하기 위한 고유 주소이며
데이터가 목적지까지 도달하기 위해 반드시 필요

IP는 계층적으로 구성되어 있고 네트워크 주소 + 호스트 주소로 나뉨
또한 네트워크를 효율적으로 분할하기 위해 서브넷 마스크(Subnet Mask) 가 함께 사용됨

2. IP주소의 구조

구분	내용
IP 버전	IPv4 (32비트, 4옥텟), IPv6 (128비트, 8그룹 16진수)
표기 방식	IPv4: 192.168.0.1 / IPv6: 2001:0db8::1
구성 요소	네트워크 ID + 호스트 ID
역할	네트워크 ID는 네트워크 구분, 호스트 ID는 해당 네트워크 내 장치 식별
단위	1옥텟 = 8비트 → IPv4 전체 32비트 (예: 192.168.10.25 → 11000000.10101000.00001010.00011001)

3. IP주소 클래스(Class)

클래스	범위	기본 서브넷 마스크	특징
A 클래스	0.0.0.0 ~ 127.255.255.255	255.0.0.0 (/8)	대규모 네트워크용 (정부, 대기업 등)
B 클래스	128.0.0.0 ~ 191.255.255.255	255.255.0.0 (/16)	중형 네트워크용
C 클래스	192.0.0.0 ~ 223.255.255.255	255.255.255.0 (/24)	소규모 네트워크용 (가정, 일반 기업)
D 클래스	224.0.0.0 ~ 239.255.255.255	-	멀티캐스트용
E 클래스	240.0.0.0 ~ 255.255.255.255	-	연구·실험용

참고: 실제 인터넷에서 사용 가능한 주소는 A~C 클래스이며, D와 E는 특수 목적

4. 서브넷 마스크 (Subnet Mask)

서브넷 마스크는 IP주소 중 네트워크 부분과 호스트 부분을 구분하기 위한 값
1은 네트워크 비트를, 0은 호스트 비트를 의미

예시:

IP 주소: 192.168.10.25  
서브넷 마스크: 255.255.255.0

→ 255 부분은 네트워크 영역(1), 0은 호스트 영역(0)
→ 이 경우 앞의 24비트(192.168.10)가 네트워크, 마지막 8비트가 호스트

5. CIDR 표기법

CIDR(Classless Inter-Domain Routing)은 기존의 클래스(A, B, C) 개념을 대신해 네트워크 비트 수를 /숫자 형태로 표현하는 방식
즉, / 뒤의 숫자는 “앞에서부터 몇 비트가 네트워크 영역인지”를 뜻함.

예시 설명

예시	설명
192.168.10.0/24	앞의 24비트는 네트워크, 나머지 8비트는 호스트 → 총 2⁸ = 256개의 주소 조합 (254개 사용 가능)
10.0.0.0/8	A클래스 기본 서브넷. 네트워크 8비트 + 호스트 24비트 → 2²⁴ = 16,777,216개 주소 조합
172.16.0.0/16	B클래스 기본 서브넷. 네트워크 16비트 + 호스트 16비트 → 2¹⁶ = 65,536개 주소 조합

CIDR 계산 원리

IPv4 주소는 항상 32비트(= 4옥텟)
/ 뒤 숫자는 네트워크 비트 수
남은 비트는 호스트 부분 → 호스트 수 계산 가능

CIDR	네트워크 비트	호스트 비트	전체 IP 수	사용 가능 IP 수(−2)
/24	24	8	2⁸ = 256	254
/25	25	7	2⁷ = 128	126
/26	26	6	2⁶ = 64	62
/27	27	5	2⁵ = 32	30
/28	28	4	2⁴ = 16	14

맨 처음 주소(모두 0)는 네트워크 주소, 맨 마지막 주소(모두 1)는 브로드캐스트 주소로 예약되어 사용 불가

CIDR 정리

CIDR 표기법은 유연한 네트워크 분할(Subnetting) 을 가능하게 함.
/ 뒤 숫자가 커질수록 네트워크는 세분화되고, 호스트 수는 줄어듬
예: /24 → /25 → /26 → /27 로 갈수록 네트워크는 2배씩 늘고, 각 네트워크 내 호스트 수는 절반씩 감소한다.

6. 서브넷 분할

서브넷 분할은 호스트 부분에서 몇 비트를 ‘빌려서’ 네트워크로 바꾸는 것

즉, , 하나의 큰 네트워크를 여러 개의 작은 네트워크(서브넷)로 나누는 과정

목표: 192.168.10.0 네트워크를 4개의 서브넷으로 나누기

항목	값
기본 서브넷 마스크	255.255.255.0 (/24)
필요한 서브넷 수	4개 → 추가 비트 2개 필요 (2² = 4)
새 서브넷 마스크	255.255.255.192 (/26)
각 서브넷 크기	64 IP 주소 (62개 사용 가능)
서브넷 범위	192.168.10.0 ~ 192.168.10.63 / 192.168.10.64 ~ 192.168.10.127 / 192.168.10.128 ~ 192.168.10.191 / 192.168.10.192 ~ 192.168.10.255

비트를 빌린다는 뜻

/24의 경우, 앞 24비트가 네트워크 / 뒤 8비트가 호스트
- [ 네트워크 24비트 ][ 호스트 8비트 ]
여기서 호스트 비트 2개를 네트워크 비트로 빌리면
- [ 네트워크 26비트 ][ 호스트 6비트 ]
즉, 네트워크가 2² = 4개로 늘어나고, 각 네트워크 안에서 쓸 수 있는 호스트 수는 2⁶ − 2 = 62개가 된다.

새 서브넷 마스크가 255.255.255.192(/26)이 되는 이유

기존 /24는

11111111.11111111.11111111.00000000
→ 255.255.255.0

4개의 서브넷을 만들기 위해
→ 호스트 비트 8개 중 2비트를 네트워크 비트로 전환

11111111.11111111.11111111.11000000

마지막 옥텟 11000000을 10진수로 바꾸면

128 + 64 = 192

따라서 새로운 서브넷 마스크는

255.255.255.192 → /26

즉, 앞의 26비트가 네트워크 영역이고, 마지막 6비트가 호스트 영역이 됨
(2⁶ − 2 = 62개의 호스트 가능)

왜 64씩 증가할까?

서브넷의 “증가 간격(블록 크기)”은 다음 공식으로 계산

256 − 서브넷 마스크의 마지막 옥텟 값 = 블록 크기

예시로 /26은

서브넷 마스크: 255.255.255.192
마지막 옥텟 = 192
블록 크기 = 256 − 192 = 64

즉,

192.168.10.0  
192.168.10.64  
192.168.10.128  
192.168.10.192

이렇게 64씩 증가하면서 4개의 네트워크 구간이 생성되는 것

각 서브넷 상세 구조

서브넷 번호	네트워크 주소	브로드캐스트 주소	사용 가능한 IP 범위
1	192.168.10.0	192.168.10.63	192.168.10.1 ~ 192.168.10.62
2	192.168.10.64	192.168.10.127	192.168.10.65 ~ 192.168.10.126
3	192.168.10.128	192.168.10.191	192.168.10.129 ~ 192.168.10.190
4	192.168.10.192	192.168.10.255	192.168.10.193 ~ 192.168.10.254

서브넷 분할 정리

호스트 비트를 네트워크로 빌릴수록 서브넷은 많아지고, 각 서브넷 내 호스트는 줄어듬
증가 단위(블록 크기) 는 256에서 마지막 옥텟 값을 뺀 수로 계산
네트워크 주소는 모든 호스트 비트가 0, 브로드캐스트 주소는 모든 호스트 비트가 1
/24 → /25 → /26 → /27 로 갈수록 서브넷 수는 2배, 호스트 수는 절반이 됨

7. 공인 IP와 사설 IP

구분	설명	예시
공인 IP (Public IP)	인터넷 서비스 제공업체(ISP)가 부여하는 고유 주소. 외부 인터넷 통신 가능.	예: 203.252.123.10
사설 IP (Private IP)	내부 네트워크에서만 사용되는 주소. 인터넷 직접 접속 불가.	예: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16

사설 IP는 NAT(Network Address Translation)을 통해 공인 IP로 변환되어 외부와 통신

8. 브로드캐스트 주소와 네트워크 주소

용어	의미	예시 (/24 기준)
네트워크 주소	네트워크 전체를 대표하는 주소. 모든 호스트 비트가 0.	192.168.10.0
브로드캐스트 주소	네트워크 내 모든 호스트에게 데이터 전송 시 사용. 모든 호스트 비트가 1.	192.168.10.255

9. 핵심 요약

IP주소 = 네트워크 ID + 호스트 ID
서브넷 마스크는 두 영역을 구분
CIDR 표기법으로 유연한 서브넷 관리 가능
공인 IP ↔ 사설 IP 변환은 NAT를 통해 수행
네트워크 주소와 브로드캐스트 주소는 예약되어 사용 불가

10. 관련 개념 정리

개념	설명
게이트웨이 (Gateway)	내부 네트워크와 외부 네트워크를 연결하는 장치 (일반적으로 라우터)
DNS (Domain Name System)	도메인 이름을 IP 주소로 변환하는 시스템
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)	IP주소를 자동으로 할당하는 프로토콜

11. IP주소 계산 문제 예시

예제 1. 서브넷 개수와 호스트 수 구하기

문제
IP 주소가 192.168.10.0/26인 네트워크가 있다.
이 네트워크의
① 서브넷 개수
② 각 서브넷당 사용 가능한 호스트 수를 구하시오.

풀이

1️⃣ /26 → 서브넷 마스크: 255.255.255.192
(기본 /24에서 2비트 추가 차용 → 2⁶⁴, 즉 블록 크기 64)

2️⃣ 서브넷 개수 계산
추가된 비트 수 = 2 → 서브넷 수 = 2² = 4개

3️⃣ 호스트 수 계산
남은 비트 = 6 → 호스트 수 = 2⁶ - 2 = 62개

4️⃣ 결과

항목	값
서브넷 수	4개
호스트 수 (서브넷당)	62개
서브넷 범위	192.168.10.0 /26192.168.10.64 /26192.168.10.128 /26192.168.10.192 /26

예제 2. 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소 구하기

문제
IP 주소 172.16.35.200/20 의 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소를 구하시오.

풀이

1️⃣ /20 → 서브넷 마스크: 255.255.240.0 → 네트워크 비트 20개, 호스트 비트 12개

11111111.11111111.11110000.00000000

2️⃣ 블록 크기 계산
마지막 옥텟(세 번째)에서 네트워크 비트는 4개(11110000)
즉 남은 4비트가 호스트 영역.

블록 크기 = 256 − 240 = 16 ->따라서 세 번째 옥텟이 16 단위로 증가한다.

...0.0  
...16.0  
...32.0  
...48.0  
...64.0 ...

즉, 각 서브넷의 네트워크 주소는
172.16.0.0, 172.16.16.0, 172.16.32.0, 172.16.48.0, … 이런 식으로 생김

3️⃣ 172.16.35.200은 어디에 속하나?

35는 16 × 2 = 32보다 크고, 16 × 3 = 48보다 작음
→ 즉, 32와 48 사이 구간에 속함

따라서
네트워크 주소 = 172.16.32.0

4️⃣ 브로드캐스트 주소 계산

하나의 블록 크기는 16이므로, 다음 네트워크 주소 바로 앞이 브로드캐스트 주소
→ 32 + 16 = 48 → 그 직전인 47이 마지막 네트워크 영역임.

네트워크: 172.16.32.0  
브로드캐스트: 172.16.47.255

5️⃣ 유효 호스트 범위

네트워크와 브로드캐스트를 제외한 나머지가 실제 사용 가능한 호스트 범위다.

항목	값
네트워크 주소	172.16.32.0
브로드캐스트 주소	172.16.47.255
유효 호스트 범위	172.16.32.1 ~ 172.16.47.254

풀이 팁 정리

개념	공식 / 기억법
서브넷 개수	2ⁿ (n = 차용한 비트 수)
호스트 수	2ʰ - 2 (h = 남은 비트 수)
블록 크기	256 - (서브넷 마스크 해당 옥텟 값)
네트워크 주소	호스트 비트를 0으로 채운 값
브로드캐스트 주소	호스트 비트를 1로 채운 값

TCP/IP 4계층 구조

rubii — Wed, 15 Oct 2025 11:48:25 +0900

1. 개요

TCP/IP 모델은 실제 인터넷 통신에서 사용되는 프로토콜 구조로, OSI 7계층을 4단계로 단순화한 형태

각 계층은 데이터 전송의 역할을 분담하여 하위 계층의 서비스를 이용하고 상위 계층에 서비스를 제공

TCP/IP는 실질적으로 인터넷 표준 통신 모델로 사용되고 있으며 데이터 전송의 효율성과 확장성을 고려해 설계됨.

2. TCP/IP 4계층 구조

계층	주요 기능	데이터 단위	대표 프로토콜	대응되는 OSI 계층
4	애플리케이션 계층 (Application Layer)	사용자 서비스 제공	HTTP(웹 통신), HTTPS(보안 웹 통신), FTP(파일 전송), SMTP(이메일 발신), POP3(이메일 수신), DNS(도메인 해석), SSH(원격 접속)	5~7계층
3	전송 계층 (Transport Layer)	종단 간 신뢰성 확보	TCP(연결지향, 신뢰성 보장), UDP(비연결형, 빠른 전송)	4계층
2	인터넷 계층 (Internet Layer)	패킷 라우팅, IP 주소 관리	IP(주소 지정 및 라우팅), ICMP(오류 보고 및 진단), ARP(IP ↔ MAC 변환)	3계층
1	네트워크 액세스 계층 (Network Access Layer)	물리 매체를 통한 데이터 전송	Ethernet(유선 LAN), Wi-Fi(무선 LAN), PPP(점대점 연결)	1~2계층

3. 데이터 흐름 과정

HTTP 요청을 예로 들면, 데이터는 다음과 같이 흐흠

애플리케이션 계층: 브라우저가 HTTP 요청 메시지를 생성
전송 계층: TCP가 데이터를 세그먼트로 분할하고 포트 번호 부여
인터넷 계층: IP 주소를 이용해 패킷을 라우팅
네트워크 액세스 계층: 프레임을 전기 신호로 변환해 실제 전송

수신 측에서는 반대 방향(1 → 4)으로 데이터를 복원

4. 각 계층별 정리

① 애플리케이션 계층 (Application Layer)

항목	내용
역할	사용자에게 직접 서비스를 제공. OSI의 응용, 표현, 세션 계층 기능을 모두 포함
데이터 단위	데이터(Data)
대표 프로토콜	HTTP / HTTPS(웹 문서 전송 및 보안 통신), FTP(파일 전송), SMTP / POP3(메일 송수신), DNS(도메인 이름 해석), SSH(원격 접속)
기능 요약	애플리케이션 간 데이터 송수신, 메시지 포맷 정의
예시	사용자가 웹 브라우저를 통해 HTTP 요청을 전송할 때 동작

② 전송 계층 (Transport Layer)

항목	내용
역할	송신지와 수신지 간 종단 간(end-to-end) 데이터 전달을 담당. 데이터 분할, 순서 제어, 오류 제어 수행.
데이터 단위	세그먼트(Segment)
대표 프로토콜	TCP(연결지향, 신뢰성 보장), UDP(비연결형, 빠른 전송)
기능 요약	포트 번호 관리, 흐름 제어, 오류 복구, 순서 재조립, 혼잡 제어
예시	웹 페이지 전송(TCP), 동영상 스트리밍(UDP), DNS 요청(UDP)

③ 인터넷 계층 (Internet Layer)

항목	내용
역할	패킷의 논리적 주소(IP)를 이용하여 목적지까지 경로를 설정하고 전달
데이터 단위	패킷(Packet)
대표 프로토콜	IP(주소 지정 및 라우팅), ICMP(오류 보고 및 진단), ARP(IP ↔ MAC 주소 변환)
대표 장비	라우터(Router)
기능 요약	IP 주소 관리, 라우팅, 경로 선택, 패킷 단편화 및 재조립
오류 유형	IP 충돌, 라우팅 루프, TTL 만료 등

④ 네트워크 액세스 계층 (Network Access Layer)

항목	내용
역할	실제 물리적 네트워크 매체를 통해 데이터를 전송. OSI의 물리·데이터 링크 계층 기능을 수행.
데이터 단위	프레임(Frame) / 비트(Bit)
대표 프로토콜	Ethernet(유선 LAN), Wi-Fi (IEEE 802.11)(무선 LAN), PPP(점대점 연결)
대표 장비	스위치(Switch), 허브(Hub), NIC
기능 요약	물리 신호 변환, MAC 주소 기반 통신, 오류 검출, 재전송
오류 유형	케이블 불량, 신호 감쇠, CRC 오류

5. 정리

TCP/IP는 실제 인터넷 통신의 표준 프로토콜 구조
OSI보다 단순하지만 현실적인 모델
각 계층은 명확한 역할 분담을 통해 데이터 전송 효율성을 극대화