네트워크 기초 이해 – OSI 7계층, 장비, IP주소, 라우팅/스위칭, 보안

1. OSI 7계층 모델

개요

• OSI: Open Systems Interconnection
• ISO(국제표준화기구)가 제안한 표준 네트워크 통신 모델
• 7계층으로 분리해 상호 호환성과 모듈화 지원

전체 구조

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

물리 계층 (1계층)

• 전기적/기계적 인터페이스 규정
• 케이블, 허브, 리피터
• 비트 단위 전송

데이터 링크 계층 (2계층)

• 오류 검출/수정, MAC 주소 기반 전송
• 프레임 단위 통신
• 스위치, 브리지 장비

네트워크 계층 (3계층)

• 라우팅, IP 주소 지정
• 패킷 전송
• 라우터 사용
• IP, ICMP, ARP 프로토콜

전송 계층 (4계층)

• 종단 간 신뢰성 보장
• 세그먼트 단위 전송
• 흐름/오류/혼잡 제어
• TCP, UDP 프로토콜

세션 계층 (5계층)

• 세션 생성, 유지, 종료
• 동기화/복구 관리
• NetBIOS, RPC

표현 계층 (6계층)

• 데이터 인코딩, 암호화, 압축
• 포맷 변환 (JPEG, MPEG, SSL/TLS)

응용 계층 (7계층)

• 사용자와 가장 가까움
• 네트워크 서비스 제공
• HTTP, FTP, SMTP, DNS

OSI vs TCP/IP 비교

• OSI는 7계층 이론 모델
• TCP/IP는 4계층 실제 모델
• OSI → TCP/IP 매핑: 응용계층 포함, 전송, 인터넷, 네트워크 인터페이스

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2. 네트워크 장비와 구성

필요성

• 기기 간 효율적 연결
• 트래픽 제어, 보안 기능
• 네트워크 확장성, 안정성 보장

리피터, 허브

• 리피터: 신호 증폭 (1계층)
• 허브: 모든 포트 브로드캐스트, 혼잡/보안 문제

브리지, 스위치

• 브리지: 2계층, MAC주소로 충돌 도메인 분리
• 스위치: 포트 간 독립 통신, VLAN 지원, 유니캐스트

라우터

• 3계층 장비
• IP주소 기반 라우팅
• NAT, 경로 선택, 인터넷 연결

게이트웨이

• 프로토콜 변환, 다양한 계층 지원
• 이메일/VoIP 게이트웨이 예시

방화벽

• 트래픽 필터링, 접근 제어
• 패킷 검사, 정책 관리

로드밸런서

• 서버 부하 분산
• 서비스 가용성 향상
• L4/L7 로드밸런싱

무선 AP

• 무선 클라이언트 연결 지원
• 유선과 무선 브릿지 역할
• SSID 관리, 암호화 설정

네트워크 토폴로지

• 스타형, 버스형, 링형, 메시형, 트리형
• 구조별 장단점

VLAN

• 가상 네트워크 분리
• 보안 강화, 트래픽 관리 최적화

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3. IP 주소와 서브넷

IP 주소란?

• 장비 식별 논리 주소
• IPv4(32비트), IPv6(128비트)

IPv4 주소 체계/클래스

• 32비트 → 4옥텟
• Class A, B, C, D, E

공인 IP vs 사설 IP

• 공인: 인터넷 고유 식별, ISP 제공
• 사설: 내부 네트워크 전용 (10.x, 172.16.x, 192.168.x)

서브넷 개념

• 네트워크를 작은 단위로 분할
• 효율적 대역 관리, 보안 강화

서브넷 마스크와 CIDR

• 네트워크/호스트 구분 비트
• CIDR 표기 예: 192.168.1.0/24

브로드캐스트와 게이트웨이

• 브로드캐스트: 동일 네트워크 모든 호스트에 전송
• 게이트웨이: 외부 네트워크 출구 역할

IPv6 개요

• 주소 부족 해결, 128비트 구조
• 유니크 로컬 주소(ULA)

DHCP

• 자동 IP주소 할당 프로토콜
• 중앙 관리, 운영 효율화

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4. 라우팅과 스위칭

개요

• 2계층: 스위칭 (LAN 내 통신)
• 3계층: 라우팅 (네트워크 간 통신)

스위칭

• MAC주소 기반 포워딩
• VLAN, 포트 미러링, STP 지원

라우팅

• IP주소 기반 경로 선택
• 라우팅 테이블, Next Hop
• 정적 vs 동적 라우팅 (RIP, OSPF, BGP)

스위치 vs 라우터 비교

항목	스위치	라우터
계층	2계층	3계층
기준주소	MAC	IP
속도	빠름	상대적 느림
역할	LAN	네트워크 간

L3 스위치

• VLAN 간 라우팅 지원
• LAN 내 고속 라우팅 필요 시 사용

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5. 주요 프로토콜

• TCP: 신뢰성, 연결지향, 순서보장 (HTTP, SMTP)
• UDP: 비연결형, 빠름 (VoIP, 스트리밍)
• IP: 논리적 주소 지정, 패킷 전달
• ARP: IP → MAC 변환
• ICMP: 네트워크 진단 (ping)
• HTTP/HTTPS: 웹 서비스, 암호화(SSL/TLS)
• FTP/SFTP: 파일 전송
• SMTP/POP3/IMAP: 이메일 송수신
• DNS: 도메인 ↔ IP 변환
• DHCP: 자동 IP 할당
• SNMP: 네트워크 관리
• SSH: 안전한 원격 접속

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6. 네트워크 보안 기본

• 3대 요소: 기밀성, 무결성, 가용성
• 위협: 스니핑, 스푸핑, DoS/DDoS, MITM
• 방화벽: 접근 제어, 정책 관리
• IDS/IPS: 탐지 및 방지 시스템
• VPN: 안전한 원격 접속
• 암호화: 대칭/비대칭키
• 인증/접근제어: MFA, ACL, RBAC
• 정책 관리: 규칙 정의, 로그 감사
• 무선 보안: WPA2/3, SSID 관리