📝 컴퓨터 네트워크 — 1~8주차 정리

📅 1~3주차 — 네트워크 기초 이론

OSI 7계층, 교환방식, MAC 접근제어, IPv4 주소체계, DNS, ARP, 토폴로지 등 개념 정립 주차

🏛️ OSI 7계층 vs TCP/IP ⭐

• OSI는 참조 모델(Reference Model)이지 프로토콜이 아님. 실제 인터넷은 TCP/IP 중심.

🔀 교환 방식 3가지 ⭐

• 회선 교환(Circuit Switching): 전용 통로를 먼저 설정. 통신이 없어도 회선 점유 → 비효율. 예: 전통 전화망
• 메시지 교환(Message Switching): 메시지 전체를 저장(Store) → 전달(Forward). 대용량 시 지연 큼
• 패킷 교환(Packet Switching): 데이터를 패킷 단위로 분할 전송. 현대 인터넷의 근간
  • 데이터그램: 각 패킷이 독립적으로 라우팅 (IP)
  • 가상회선: 논리적 경로 설정 후 전송 (X.25, ATM)

📡 MAC 접근 제어 방식 ⭐

• ALOHA: 전송하고 싶을 때 바로 전송 → 충돌 빈번
• CSMA: 전송 전에 채널 사용 여부 감지(Carrier Sense)만 함
• CSMA/CD: 전송 도중에도 채널 감시 → 충돌 감지 시 전송 중단 후 랜덤 대기 재전송. 이더넷의 기본 개념

📤 전송 유형

• 유니캐스트: 1:1 (특정 수신자 1명)
• 멀티캐스트: 1:N (가입 그룹에만)
• 브로드캐스트: 1:ALL (같은 L2 도메인 전체)
• 애니캐스트: 1:1 (동일 주소 중 가장 가까운 노드 1곳)

🕸️ 토폴로지 ⭐

🔢 IPv4 주소 클래스 ⭐

127.x.x.x = 루프백/진단용 예약

🌐 DNS & 도메인 ⭐

1. PC(Stub resolver) → 재귀 리졸버: 요청 (재귀 질의)
2. 재귀 리졸버 → Root → TLD → 권한 DNS: 순차 질의 (반복 질의)
3. 결과를 PC에 전달 + TTL만큼 캐시

🔍 ARP ⭐

• IP → MAC 변환 프로토콜 (L2 전송을 위해 필수)
• ARP Request = 브로드캐스트 (“이 IP의 MAC이 뭐야?”)
• ARP Reply = 유니캐스트 (해당 장치가 MAC을 알려줌)
• 같은 서브넷: 목적지 IP의 MAC을 ARP로 찾아 직접 전달
• 다른 서브넷: 게이트웨이(라우터) IP의 MAC을 ARP로 찾아 라우터에 먼저 전달

📅 4주차 — LAB 10.7.5 Class B 서브네팅

네트워크 ID 150.193.0.0 (Class B) 서브네팅 실습 — ANDing 연산으로 같은/다른 서브넷 판별

🧮 ANDing 연산 ⭐

• 호스트 IP와 서브넷 마스크를 비트 AND 연산 → 서브넷(네트워크) 주소 도출
• 1 AND 1 = 1 / 1 AND 0 = 0 / 0 AND 0 = 0
• 같은 서브넷 = ANDing 결과 동일 / 다른 서브넷 = ANDing 결과 다름
• 다른 서브넷으로 패킷 전송 시 → 기본 게이트웨이(라우터)로 먼저 전달

📐 서브네팅 계산법

• 빌린 비트 수 n개 → 서브넷 수: 2ⁿ, 호스트 수: 2^(나머지 비트) − 2
• 첫 번째(네트워크)·마지막(브로드캐스트) 서브넷 사용 불가
• Class B 기본 마스크 255.255.0.0에서 3번째 옥텟을 빌려 서브넷 분할

🔍 실습 예제 — Host X vs Host Z

마스크 255.255.240.0 기준: X와 Z의 ANDing 결과가 동일 → 같은 서브넷 (라우터 거치지 않고 직접 통신 가능)
만약 마스크가 255.255.248.0라면 X=150.193.0.0 / Z=150.193.8.0 → 다른 서브넷이 됨

📅 5~7주차 — Ch.2 소켓 프로그래밍 (C)

Linux BSD Socket API, 주소구조체, 바이트오더, 에코 서버/클라이언트 구현

🔌 소켓 기본 개념

• 소켓 = 네트워크 통신 엔드포인트
• 리눅스에서 소켓은 파일처럼 취급 → socket() 반환값이 정수형 FD(파일 디스크립터)
• close(fd)로 해제 (파일과 동일)

📞 서버 vs 클라이언트 흐름 ⭐

서버: socket() → bind() → listen() → accept() → read/write → close()
클라이언트: socket() → connect() → write/read → close()

🔁 바이트 오더 변환 함수 ⭐

• 포트(16비트) → htons() / IP/주소(32비트) → htonl()
• INADDR_ANY + htonl(): 특정 IP가 아닌 모든 인터페이스에서 연결 수락

📦 주소 구조체

struct sockaddr_in {
    short sin_family;         // 주소 체계 (AF_INET)
    unsigned short sin_port;  // 16비트 포트 번호
    struct in_addr sin_addr;  // 32비트 IP 주소
    char sin_zero[8];         // 패딩
};

struct in_addr { unsigned long s_addr; };
struct servent { char *s_name; int s_port; ... };   // /etc/services
struct hostent { char *h_name; char **h_addr_list; ... }; // /etc/hosts

📄 open_socket.c — 기본 소켓 생성

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
int main() {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  // TCP
    if (sockfd < 0) { perror("socket"); return 1; }
    close(sockfd);
    return 0;
}

📄 mvecho.c — 에코 클라이언트

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
struct sockaddr_in serv;
serv.sin_family = AF_INET;
serv.sin_port   = htons(7);                  // echo 포트
serv.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
connect(sockfd, (struct sockaddr*)&serv, sizeof(serv));
write(sockfd, buf, strlen(buf));
read(sockfd, recv, sizeof(recv));

📄 mvecho_server.c — 에코 서버

int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
struct sockaddr_in addr = { AF_INET, htons(PORT), { htonl(INADDR_ANY) } };
bind(server_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
listen(server_fd, 5);
while (1) {
    int client_fd = accept(server_fd, NULL, NULL);
    int n = read(client_fd, buf, sizeof(buf));
    write(client_fd, buf, n);   // echo
    close(client_fd);
}

🗣️ Talk 프로그램 — fork() 사용 이유 (6주차) ⭐

• read()/write()는 Blocking → 한 프로세스로 송수신 동시 처리 불가
• fork()로 프로세스 복제 → 부모: 송신(write) / 자식: 수신(read)+출력
• 종료 문자열: exit\n