TCP/IP·서브넷·프로토콜 핵심정리
계층별 장비와 프로토콜, TCP 동작, 서브넷 계산을 시험 관점에서 연결합니다.
계층과 주소
데이터링크 계층은 MAC 주소와 프레임, 네트워크 계층은 IP 주소와 패킷, 전송 계층은 포트와 세그먼트·데이터그램을 중심으로 판단합니다.
- 스위치는 주로 MAC 주소표를 사용한다.
- 라우터는 IP 경로를 선택한다.
- ARP는 같은 네트워크에서 IP에 대응하는 MAC을 찾는다.
TCP와 UDP
TCP는 연결 설정, 순서 제어, 재전송, 흐름·혼잡 제어를 제공하고 UDP는 연결 설정 비용 없이 데이터그램을 전달합니다. 빠르다는 표현만으로 UDP를 고르지 말고 신뢰성 요구를 먼저 봅니다.
- TCP 연결 설정은 3-way handshake다.
- 수신 윈도우는 흐름 제어와 관련된다.
- DNS는 일반 조회에 UDP를 주로 쓰지만 상황에 따라 TCP도 사용한다.
서브넷 계산
프리픽스 길이로 호스트 비트 수를 구한 뒤 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소를 제외해 사용 가능한 호스트 수를 판단합니다. 문제에서 점대십진 마스크와 CIDR을 상호 변환할 수 있어야 합니다.
- 일반적인 IPv4 서브넷의 사용 가능 호스트 수는 2^h-2다.
- /24는 호스트 비트 8개다.
- 네트워크 간격은 관심 옥텟의 256-마스크 값으로 구할 수 있다.
패킷이 이동하는 순서로 프로토콜 구분하기
네트워크 문항은 응용 데이터가 전송 계층의 포트, 네트워크 계층의 IP, 데이터링크 계층의 MAC 정보를 차례로 사용한다고 생각하면 장비와 주소의 역할이 선명해집니다. 다른 네트워크로 보낼 때 목적지 MAC은 최종 서버가 아니라 기본 게이트웨이의 MAC이 될 수 있다는 점이 자주 출제됩니다.
- 라우터를 지날 때 프레임의 MAC 주소는 바뀌지만 종단 간 IP 주소는 일반적으로 유지된다.
- TCP 신뢰성은 순서번호·확인응답·재전송과 흐름·혼잡 제어의 조합이다.
- DNS는 조회 크기와 용도에 따라 UDP와 TCP를 모두 사용할 수 있다.
주소 자동 설정과 웹 통신 흐름
단말이 네트워크에 연결되면 DHCP로 주소 정보를 얻고, DNS로 서버 이름을 IP 주소로 변환한 뒤, 필요하면 TCP 연결과 TLS 협상을 거쳐 HTTP 데이터를 주고받습니다. 각 단계의 장애 증상을 분리하면 프로토콜 문제를 빠르게 찾을 수 있습니다.
- DHCP의 대표 흐름은 Discover → Offer → Request → Acknowledge다.
- NAT는 사설 주소와 공인 주소를 변환하고 PAT는 포트 번호까지 이용해 여러 연결을 구분한다.
- ICMP는 오류 보고와 진단에 사용되며 ping은 Echo Request와 Echo Reply를 이용한다.
- HTTPS는 HTTP를 TLS로 보호하며 서버 인증서 검증은 암호화 연결 전에 수행된다.
LAN·WAN·무선·응용 프로토콜 비교
LAN 문제는 충돌·브로드캐스트 도메인과 VLAN·트렁크를, WAN 문제는 회선·교환·가상회선과 접근 기술을 구분합니다. 응용 프로토콜은 포트 번호만 외우기보다 이름 해결, 주소 설정, 파일 전송, 메일 송수신처럼 요청 목적을 함께 기억해야 합니다.
- 스위치는 포트별 충돌 도메인을 나누고 VLAN은 논리적 브로드캐스트 도메인을 나눈다.
- 802.1Q는 트렁크에서 VLAN 태그를 전달하며 서로 다른 VLAN 간 통신에는 라우팅이 필요하다.
- SMTP는 메일 전송, POP3·IMAP은 수신에 쓰이며 IMAP은 서버의 폴더·상태를 동기화하는 데 적합하다.
- SNMP는 관리 정보와 에이전트·관리자 구조를 사용하고, NTP는 네트워크 장치의 시각 동기화에 사용한다.
- 무선 LAN의 CSMA/CA는 충돌을 직접 검출하기 어려운 매체에서 충돌 회피를 사용한다.
시험에 바로 쓰는 비교표
| 프로토콜 | 전송 | 대표 포트 | 핵심 역할 |
|---|---|---|---|
| HTTP / HTTPS | TCP | 80 / 443 | 웹 요청·응답 / TLS 보호 |
| DNS | UDP·TCP | 53 | 이름과 주소 조회, 영역 전송 등은 TCP 사용 |
| SSH | TCP | 22 | 암호화된 원격 접속 |
| DHCP | UDP | 67 / 68 | 호스트 네트워크 설정 자동 할당 |
지문 표현을 판단 기준으로 바꾸기
- 목적지 IP로 다음 경로를 선택한다 → 라우터
- 수신 윈도우로 송신량을 조절한다 → TCP 흐름 제어
- 같은 네트워크에서 IP에 대응하는 MAC을 찾는다 → ARP
자주 틀리는 판단
- 허브·스위치·라우터의 계층 혼동
- IP 주소와 포트 번호 역할 혼동
- 서브넷 전체 주소 수와 사용 가능 호스트 수를 동일시
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