2020 정보처리기사 (10-2장. 응용 SW 기초 기술 활용)

관계형 데이터 모델

: 데이터를 테이블 또는 릴레이션의 구조로 표현하는 논리적 데이터 모델

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관계형 데이터 구조 : 릴레이션

- 관계형 데이터 모델에서는 데이터를 원자 값으로 갖는 이차원의 테이블로 표현하는데, 이를 릴레이션이라 한다.

- 릴레이션의 구조는 물리적인 저장 구조를 나타내는 것이 아닌 논리적 구조이므로 다양한 정렬 기준을 통하여 릴레이션을 표현할 수 있다.

- 릴레이션은 구조를 나타내는 릴레이션 스키마와 실제 값들인 릴레이션 인스턴스로 구성된다.

- 릴레이션의 열을 속성이라 하고, 행을 튜플 이라 한다.

- 릴레이션에서 하나의 애트리뷰트가 취할 수 잇는 같은 타입의 원자 값들의 집합을 도메인이라고 한다.

* 디그리(Degree) = 속성의 수 = 차수
* 카디널리티 = 튜플의 수 = 기수

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키의 개념 및 종류

 

슈퍼키

: 한 릴레이션 내에 있는 속성들의 집합으로 구성된 키를 말한다.

- 릴레이션을 구성하는 모든 튜플에 대해 유일성은 만족하지만, 최소성은 만족하지 못한다.

 

후보키

: 릴레이션을 구성하는 속성들 중에서 튜플을 유일하게 식별하기 위해 사용되는 속성들의 부분집합

- 유일성과 최소성을 모두 만족한다.

- 2개 이상의 필드를 조합하여 만든 키를 복합키(Composite Key)라고 한다.

 

기본키

: 후보키 중에서 특별히 선정된 키로 중복된 값을 가질 수 없다.

- 후보키의 성질을 가짐. 즉, 유일성과 최소성을 가지며 튜플을 식별하기 위해 반드시 필요한 키

- 기본키는 NULL 값을 가질 수 없다. 즉 튜플에서 기본키로 설정된 속성에는 NULL 값이 있어서는 안된다.

 

대체키

: 후보키 중에서 선정된 기본키를 제외한 나머지 후보키

 

외래키

: 다른 릴레이션의 기본키를 참조하는 속성 또는 속성들의 집합

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무결성

: 데이터베이스에 저장된 데이터 값과 그것이 표현하는 현실 세계의 실제값이 일치하는 정확성을 의미

- 무결성 제약 조건은 데이터베이스에 들어 있는 데이터의 정확성을 보장하기 위해 부정확한 자료가 데이터베이스 내에 저장되는 것을 방지하기 위한 제약 조건을 말한다.

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무결성 제약조건의 종류

 

개체 무결성(실체 무결성): 기본 테이블의 기본키를 구성하는 어떤 속성도 NULL 값이나 중복값을 가질 수 없다는 규정

도메인 무결성(영역 무결성): 주어진 속성 값이 정의된 도메인에 속한 값이어야 한다는 규정

참조 무결성: 외래키 값은 NULL이거나 참조 릴레이션의 기본키 값과 동일해야한다. 즉 참조할 수 없는 외래키 값을 가질 수 없다는 규정

사용자 정의 무결성: 속성 값들이 사용자가 정의한 제약조건에 만족해야 한다는 규정

NULL 무결성: 릴레이션의 특정 속성 값이 NULL이 될 수 없도록 하는 규정

고유 무결성: 릴레이션의 특정 속성에 대해 각 튜플이 갖는 속성값들이 서로 달라야 한다는 규정

키(Key) 무결성: 하나의 릴레이션에는 적어도 하나의 키가 존재해야 한다는 규정

관계 무결성: 릴레이션에 어느 한 튜플의 삽입 가능 여부 또는 한 릴레이션과 다른 릴레이션의 튜플들 사이의 관계에 대한 적절성 여부를 지정한 규정

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네트워크/인터넷

네트워크: 두 대 이상의 컴퓨터를 전화선이나 케이블 등으로 연결하여 자원을 공유하는 것

- 근거리 통신망(LAN)

• 회사, 학교, 연구소 등에서 비교적 가까운 거리에 있는 컴퓨터, 프린터, 저장장치 등과 같은 자원을 연결하여 구성
• 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 혹은 대륙과 대륙 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 사용

 

인터넷: TCP/IP 프로토콜을 기반으로 하여 전 세계 수많은 컴퓨터와 네트워크들이 연결된 광범위한 컴퓨터 통신망이다.

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IP 주소

- 숫자로 8비트씩 4부분, 총 32비트로 구성되어 있다.

- IP 주소는 네트워크 부분의 길이에 따라 5단계로 구성되어 있다.

유니,멀티,브로드 케스트

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IPv6

- IPv4에 비해 자료 전송 속도가 빠르다.

- IPv4와 호환성이 뛰어나다.

- 인증성, 기밀성, 데이터 무결성의 지원으로 보안 문제를 해결할 수 있다.

- 주소의 확장성, 융통성, 연동성이 뛰어나며, 실시간 흐름 제어로 향상된 멀티미디어 기능을 지원한다.

- Traffic Class, Flow Label을 이용하여 등급별, 서비스별로 패킷을 구분할 수 있어 품질 보장이 용이하다.

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IPv6의 구성

- 16비트씩 8부분, 총 128비트로 구성되어 있다.

- 각 부분을 16진수로 표현하고, 콜론(:)으로 구분한다.

- IPv6은 세 가지 주소 체계로 나누어진다.

• 유니캐스트: 단일 송신자와 단일 수신자 간의 통신(1:1 통신)
• 멀티캐스트: 단일 송신자와 다중 수신자 간의 통신(1:N 통신)
• 애니캐스트: 단일 송신자와 가장 가까이 있는 단일 수신자 간의 통신(1:1 통신)

 

도메인 네임

: 숫자로 된 IP 주소를 사람이 이해하기 쉬운 문자 형태로 표현한 것

- 호스트 컴퓨터 이름, 소속 기관 이름, 소속 기관의 종류, 소속 국가명 순으로 구성되며, 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 상위 도메인을 의미

- 문자로 된 도메인 네임을 컴퓨터가 이해할 수 있는 IP 주소로 변환하는 역할을 하는 시스템을 DNS라고 하며 이런 역할을 하는 서버를 DNS 서버라고 한다.

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OSI 참조 모델

: 다른 시스템 간의 원활한 통신을 위해 ISO(국제표준화기구)에서 제안한 통신 규약이다.

- 하위 계층: 물리 계층 -> 데이터 링크 계층 -> 네트워크 계층

- 상위 계층: 전송 계층 -> 세션 계층 -> 표현 계층 -> 응용 계층

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OSI 참조 모델에서의 데이터 단위

- 프로토콜 데이터 단위(PDU; Protocol Data Unit)

• 물리 계층: 비트
• 데이터 링크 계층: 프레임
• 네트워크 계층: 패킷
• 전송 계층: 세그먼트
• 세션, 표현, 응용 계층: 메시지

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물리 계층

: 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성에 대한 규칙을 정의한다.

- 관련 장비: 리피터, 허브

 

데이터 링크 계층

: 두 개의 인접한 개방 시스템들 간에 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 한다.

- 주요 기능: 흐름 제어, 프레임 동기화, 오류 제어, 순서 제어

- 관련 장비: 랜카드, 브리지, 스위치

 

네트워크 계층

: 개방 시스템들 간의 네트워크 연결을 관리하는 기능과 데이터의 교환 및 중계 기능을 한다.

- 네트워크 연결을 설정, 유지, 해제하는 기능을 한다.

- 경로 설정, 데이터 교환 및 중계, 트래픽 제어, 패킷 정보 전송을 수행한다.

- 관련 장비: 라우터

 

전송 계층

: 논리적 안정과 균일한 데이터 전송 서비스를 제공함으로써 종단 시스템 간에 투명한 데이터 전송을 가능하게 한다.

- 종단 시스템 간의 전송 연결 설정, 데이터 전송, 연결 해제 기능을 한다.

- 주소 설정, 다중화(분할 및 재조립), 오류 제어, 흐름 제어를 수행한다.

- TCP, UDP 등의 표준이 있다.

- 관련 장비: 게이트웨이

 

세션 계층

: 송'수신 측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당한다.

- 대화 구성 및 동기 제어, 데이터 교환 관리 기능을 한다.

- 송'수신 측 간의 대화 동기를 위해 전송하는 정보의 일정한 부분에 체크점을 두어 정보의 수신 상태를 체크하며, 이때의 체크점을 동기점(Synchronization Point)이라고 한다.

- 동기점은 오류가 있는 데이터의 회복을 위해 사용하는 것으로, 종류에는 소동기점과 대동기점이 있다.

 

표현 계층

: 응용 계층으로부터 받은 데이터를 세션 계층에 보내기 전에 통신에 적당한 형태로 변환하고, 세션 계층에서 받은 데이터는 응용 계층에 맞게 변환하는 기능을 한다.

- 서로 다른 데이터 표현 형태를 갖는 시스템 강의 상호 접속을 위해 필요한 계층이다.

- 코드 변환, 데이터 암호화, 데이터 압축, 구문 검색, 정보 형식 변환, 문맥 관리 기능을 한다.

 

응용 계층

: 사용자가 OSI 환경에 접근할 수 있도록 서비스를 제공한다.

- 응용 프로세스 간의 정보 교환, 전자 사서함, 파일 전송, 가상 터미널 등의 서비스를 제공한다.

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네트워크 관련 장비

 

네트워크 인터페이스 카드(NIC)

: 컴퓨터와 컴퓨터 또는 컴퓨터와 네트워크를 연결하는 장치로, 정보 전송 시 정보가 케이블을 통해 전송될 수 있도록 정보 형태를 변경한다.

(a.k.a 이더넷 카드, LAN 카드, 네트워크 어댑터)

 

허브

: 한 사무실이나 가까운 거리의 컴퓨터들을 연결하는 장치로, 각 회선을 통합적으로 관리하며, 신호 증폭 기능을 하는 리피터의 역할도 포함한다.

- 더미 허브

• 네트워크에 흐르는 모든 데이터를 단순히 연결하는 기능만을 제공한다.
• LAN이 보유한 대역폭을 컴퓨터 수만큼 나누어 제공한다.
• 네트워크에 연결된 각 노드를 물리적인 성형 구조로 연결한다.

- 스위칭 허브

• 네트워크상에 흐르는 데이터의 유무 및 흐름을 제어하여 각각의 노드가 허브의 최대 대역폭을 사용할 수 있는 지능형 허브이다.
• 최근에 사용되는 허브는 대부분 스위칭 허브이다.

 

리피터

: 전송되는 신호가 전송 선로의 특성 및 외부 충격 등의 요인으로 인해 원래의 형태와 다르게 왜곡되거나 약해질 경우 원래의 신호 형태로 재생하여 다시 전송하는 역할을 수행한다.

- OSI 참조 모델의 물리 계층에서 동작하는 장비이다.

- 근접한 네트워크 사이에 신호를 전송하는 역할로, 전송 거리의 연장 또는 배선의 자유도를 높이기 위한 용도로 사용한다.

 

브리지

: LAN과 LAN을 연결하거나 LAN 안에서의 컴퓨터 그룹(세그먼트)을 연결하는 기능을 수행한다.

- 데이터 링크 계층 중 MAC 계층에서 사용되므로 MAC 브리지라고도 한다.

- 네트워크 상의 많은 단말기들에 의해 발생되는 트래픽 병목 현상을 줄일 수 있다.

- 네트워크를 분산적으로 구성할 수 있어 보안성을 높일 수 있다.

 

스위치

: 브리지와 같이 LAN과 LAN을 연결하여 훨씬 더 큰 LAN을 만드는 장치이다.

- 하드웨어를 기반으로 처리하므로 전송 속도가 빠르다.

- 포트마다 각기 다른 전송 속도를 지원하도록 제어할 수 있고, 수십에서 수백개의 포트를 제공한다.

- OSI 참조 모델의 데이터 링크 계층에서 사용된다.

스위치 분류

L2 스위치
- OSI의 2계층에 속하는 장비
- 일반적으로 부르는 스위치는 L2 스위치
- MAC 주소를 기반으로 프레임을 전송
- 동일 네트워크 간의 연결만 가능하다.

L3 스위치
- OSI의 3계층에 속하는 장비
- L2 스위치에 라우터 기능이 추가된 것으로, IP 주소를 기반으로 재킷을 전송
- 서로 다른 네트워크 간의 연결이 가능

L4 스위치
- OSI 4계층에 속하는 장비
- 로드밸런서가 달린 L3 스위치로, IP 주소 및 TCP/UDP를 기반으로 사용자들의 요구를 서버의 부하가 적은 곳에 배분하는 로드밸런싱 기능을 제공

L7 스위치
- OSI 7계층에 속하는 장비
- IP 주소, TCP/UDP 포트 정보에 패킷 내용까지 참조하여 세밀하게 로드밸런싱합니다.

 

라우터

: 브리지와 같이 LAN과 LAN의 연결 기능에 데이터 전송의 최적 경로를 선택할 수 있는 기능이 추가된 것으로, 서로 다른 LAN이나 LAN과 WAN의 연결도 수행한다.

- OSI 참조 모델의 네트워크 계층에서 동작하는 장비

- 접속 가능한 경로에 대한 정보를 라우팅 제어표(Routing Table)에 저장하여 보관한다.

- 3계층(네트워크 계층)까지의 프로토콜 구조가 다른 네트워크 간의 연결을 위해 프로토콜 변환 기능을 수행한다.

 

게이트웨이

: 전 계층(1~7계층)의 프로토콜 구조가 다른 네트워크의 연결을 수행한다.

- 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층 간을 연결하여 데이터 형식 변환, 주소 변환, 프로토콜 변환 등을 수행한다.

- LAN에서 다른 네트워크에 데이터를 보내거나 다른 네트워크로부터 데이터를 받아들이는 출입구 역할을 한다.

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TCP/IP

: 인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜

- TCP

• 신뢰성 있는 연결형 서비스를 제공
• 패킷의 다중화, 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어 기능을 제공
• 스트림 전송 기능을 제공

- IP

• 데이터그램을 기반으로 하는 비연결형 서비스를 제공
• 패킷의 분해/조립, 주소 지정, 경로 선택 기능을 제공
• 헤더의 길이는 최소 20Byte에서 최대 60Byte이다.

* 프로토콜
: 서로 다른 기기들 간의 데이터 교환을 원활하게 수행할 수 있도록 표준화시켜 놓은 통신 규약

프로토콜의 특징
: 단편화, 재조립, 캡슐화, 연결 제어, 오류 제어, 동기화, 다중화, 주소 지정

프로토콜의 기본 요소
- 구문: 전송하고자 하는 데이터의 형식, 부호화, 신호 레벨 등을 규정
- 의미: 두 기기 간의 효율적이고 정확한 정보 전송을 위한 협조 사항과 오류 관리를 위한 제어 정보를 규정
- 시간: 두 기기 간의 통신 속도, 메시지의 순서 제어 등을 규정

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TCP/IP의 구조

OSI	TCP/IP	기능
세션 계층	응용 계층	- TELNET, FTP, SMTP, DNS, HTTP 등
전송 계층	전송 계층	- TCP, UDP
네트워크 계층	인터넷 계층	- IP, ICMP, IGMP, ARP, RARP
물리 계층	네트워크 엑세스 계층	- Ethernet, IEEE 802, HDLC, X.25, RS-232C, ARQ 등

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응용 계층의 주요 프로토콜

- FTP: 컴퓨터와 컴퓨터 또는 컴퓨터와 인터넷 사이에서 파일을 주고받을 수 있도록 하는 원격 파일 전송 프로토콜

- SMTP: 전자 우편을 교환하는 서비스

- TELNET: 멀리 떨어져 있는 컴퓨터에 접속하여 자신의 컴퓨터처럼 사용할 수 있도록 해주는 서비스

- SNMP: TCP/IP의 네트워크 관리 프로토콜로, 라우터나 허브 등 네트워크 기기의 네트워크 정보를 네트워크 관리 시스템에 보내는 데 사용되는 표준 통신 규약이다.

- DNS: 도메인 네임을 IP 주소로 매핑하는 시스템

- HTTP: 월드 와이드 웹에서 HTML 문서를 송수신 하기 위한 표준 프로토콜

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전송 계층의 주요 프로토콜

- TCP

• 양방향 연결형(Full Duplex Connection) 서비스를 제공
• 가상 회선 연결 형태의 서비스를 제공
• 스트림 위주의 전달(패킷 단위)
• 신뢰성 있는 경로를 확립하고 메시지 전송을 감독한다.
• 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어 기능을 한다.
• 패킷의 분실, 손상, 지연이나 순서가 틀린 것 등이 발생할 때 투명성이 보장되는 통신을 제공한다.

- UDP

• 데이터 전송 전에 연결을 설정하지 않는 비연결형 서비스를 제공
• TCP에 비해 상대적으로 단순한 헤더 구조를 가지므로, 오버헤드가 적다.
• 고속의 안정성 있는 전송 매체를 사용하여 빠른 속도를 필요로 하는 경우, 동시에 여러 사용자에게 데이터를 전달할 경우, 정기적으로 반복해서 전송할 경우에 사용한다.
• 실시간 전송에 유리하며, 신뢰성보다는 속도가 중요시되는 네트워크에서 사용된다.

- RTCP

• RTP 패킷의 전송 품질을 제어하기 위한 제어 프로토콜
• 세션에 참여한 각 참여자들에게 주기적으로 제어 정보를 전송한다.
• 하위 프로토콜은 데이터 패킷과 제어 패킷의 다중화를 제공한다.
• RTCP 패킷은 항상 32비트의 경계로 끝난다.
• 데이터 전송을 모니터링하고 최소한의 제어와 인증 기능만을 제공한다.

 

인터넷 계층의 주요 프로토콜

- IP

• 전송할 데이터에 주소를 지정하고, 경로를 설정하는 기능을 한다.
• 비연결형인 데이터그램 방식을 사용하는 것으로 신뢰성이 보장되지 않는다.

- ICMP: IP와 조합하여 통신중에 발생하는 오류의 처리와 전송 경로 변경 등을 위한 제어 메시지를 관리하는 역할을 함

- IGMP: 멀티캐스트를 지원하는 호스트나 라우터 사이에서 멀티캐스트 그룹 유지를 위해 사용된다.

- ARP: 호스트의 IP 주소를 호스트와 연결된 네트워크 접속 장치의 물리적 주소(MAC address)로 바꾼다. (IP -> MAC)

- RARP: ARP와 반대로 물리적 주소를 IP 주소로 변환하는 기능을 한다. (MAC -> IP)

 

네트워크 엑세스 계층의 주요 프로토콜

- Ethernet(IEEE 802.3): CSMA/CD 방식의 LAN이다.

- IEEE 802: LAN을 위한 표준 프로토콜

- HDLC: 비트 위주의 데이터 링크 제어 프로토콜

- X.25: 패킷 교환망을 통한 DTE와 DCE 간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜

- RS-232C: 공중 전화 교환망을 통한 DTE와 DCE 간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜

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데이터 교환 방식 / 라우팅

 

 

 

회선 교환 방식

: 통신을 원하는 두 지점을 교환기를 이용하여 물리적으로 접속시키는 방식, 기존의 음성 전화망이 대표적이다.

접속이 이루어지면 접속을 해제할 때까지 전용선처럼 사용할 수 있다.

 

패킷 교환 방식

: 메시지를 일정한 길이의 패킷으로 잘라서 전송하는 방식

모든 사용자에게 빠른 응답 시간을 제공하기 위해서 메시지를 패킷 단위로 분할하여 전송한다.

 

라우팅

: 송'수신 측 간의 전송 경로 중에서 최적 패킷 교환 경로를 결정하는 기능

- 라우팅은 경로 제어표를 참조해서 이루어지며, 라우터에 의해 수행된다.

- 라우팅의 요소에는 성능 기준, 경로의 결정 시간과 장수, 정보 발생지, 경로 정보의 갱신 시간이 있다.

- 라우팅 프로토콜

• RIP: 현재 가장 널리 사용되는 라우팅 프로토콜로, 소규모 동종의 네트워크 내에서 효율적인 방법
• IGRP: RIP의 단점을 보완하기 위해 만들어 개발된 것으로, 네트워크 상태를 고려하여 라우팅하며, 중규모 네트워크에 적합
• OSPF: 대규모 네트워크에서 많이 사용되는 라우팅 프로토콜로, 라우팅 정보에 변화가 생길 경우 변화된 정보만 네트워크 내의 모든 라우터에 알린다.
• BGP: 자율 시스템 간의 라우팅 프로토콜로, EGP의 단점을 보완하기 위해 개발되었다.