Day 1 - 네트워크 기초: OSI 7계층과 IP 주소·서브넷 계산

OSI 7계층 — 통신을 7개의 책임으로 쪼개기

• 네트워크 통신은 한 덩어리가 아니라 각자 다른 일을 하는 7개의 층이 쌓인 구조다.
• 캡슐화 : 송신 측에서 위(7계층)→아래(1계층)로 내려가며 각 계층의 헤더가 붙는다.
• 역캡슐화 : 수신 측에서 아래→위로 올라가며 헤더가 벗겨진다.

암기법 "All People Seem To Need Data Processing"(7→1: Application, Presentation, Session, Transport, Network, Data link, Physical). 반대로 1→7은 "Please Do Not Throw Sausage Pizza Away". 시험에서 계층 순서를 묻는 문제가 있다.

핵심 구분: 계층 번호와 그 계층의 주소·장비를 짝을 이룬다. 2계층=MAC 주소·스위치, 3계층=IP 주소·라우터, 4계층=포트 번호·TCP/UDP. "MAC 주소는 몇 계층?" → 2계층, "라우터는 몇 계층?" → 3계층. 이 매핑이 Day 4 장비 문제의 뿌리다.

TCP/IP 4계층 — 실제 인터넷이 쓰는 모델

• OSI는 이론적 참조 모델이고, 실제 인터넷은 더 단순한 TCP/IP 4계층으로 동작한다.
• TCP/IP 4계층은 OSI의 여러 계층을 묶은 형태다.

TCP/IP는 1970년대 미국 ARPANET에서 실제 구현되며 발전한 "실전 모델"이고, OSI는 1984년 ISO가 표준화한 "이론 모델"이다. 현실 인터넷은 TCP/IP가 장악했지만, 문제 분석의 언어로는 7계층이 더 정밀해 둘 다 쓴다. 시험은 OSI 7계층과 TCP/IP 4계층의 대응 관계를 묻는다.

TCP vs UDP — 4계층의 두 얼굴

• 전송 계층에는 성격이 정반대인 두 프로토콜이 있다.

TCP의 3-way handshake는 SYN → SYN/ACK → ACK 3단계로 연결을 맺는다. 연결 종료는 4-way(FIN/ACK 두 쌍). UDP는 이런 절차 없이 그냥 보낸다 — 그래서 빠르지만 도착 보장이 없다. "신뢰성=TCP, 속도=UDP"로 정리된다.

IP 주소 클래스 — 첫 옥텟으로 갈리는 5등급

• IPv4 주소는 32비트를 8비트씩 4묶음(옥텟)으로 나눠 점으로 표기한다(예: 192.168.0.1).
• 과거에는 첫 옥텟 값으로 클래스를 나눠 네트워크/호스트 부분의 경계를 정했다.

⚠️ 함정: 첫 옥텟 127(127.0.0.0/8)은 A 클래스 범위에 끼어 보이지만 루프백(loopback) 전용이라 일반 호스트에 할당하지 않는다. 그래서 A 클래스 실사용 범위를 1~126으로 적는다. 127.0.0.1은 자기 자신(localhost)이다.

• 사설 IP 대역(인터넷에 직접 라우팅되지 않고 내부망에서만 쓰는 주소)도 함께 외운다.

핵심 구분: 169.254.x.x는 사설 IP가 아니라 APIPA(링크 로컬) 주소다. DHCP 서버를 못 찾았을 때 호스트가 스스로 부여하는 주소로, "IP는 169.254로 시작하는데 인터넷이 안 된다" = DHCP 실패 신호다. 실무와 시험 모두에서 쓰이는 개념이다.

서브넷마스크와 CIDR — 네트워크와 호스트를 가르는 경계선

• 서브넷마스크는 IP 주소에서 어디까지가 네트워크 부분이고 어디부터가 호스트 부분인지 알려주는 32비트 값이다.
• 1로 채워진 부분이 네트워크, 0인 부분이 호스트.

# 255.255.255.0 을 2진수로 보면
11111111.11111111.11111111.00000000
#  └─────── 네트워크(24비트) ──────┘ └ 호스트(8비트) ┘

• CIDR 표기법은 이 1의 개수를 슬래시 뒤에 적는 방식이다. /24 = 마스크 앞쪽 1이 24개 = 255.255.255.0.

마스크 옥텟 값은 1의 개수만큼 왼쪽부터 채운 결과다. 128=1개, 192=2개, 224=3개, 240=4개, 248=5개, 252=6개. "128 192 224 240 248 252 254 255" 이 수열을 외우면 어떤 CIDR도 마스크로 즉시 변환된다.

서브넷 계산 — 호스트 수·네트워크 주소·브로드캐스트

• 실기의 핵심이다. 손으로 계산하는 법을 단계로 나눠 익힌다.

1) 사용 가능한 호스트 수 = 2^(호스트 비트) − 2

• −2를 하는 이유: 네트워크 주소(호스트 비트 전부 0)와 브로드캐스트 주소(호스트 비트 전부 1) 두 개를 빼기 때문.
• 이 둘은 호스트에 할당할 수 없다.

# /24 → 호스트 비트 8 → 2^8 - 2 = 254 대
# /26 → 호스트 비트 6 → 2^6 - 2 = 62 대
# /30 → 호스트 비트 2 → 2^2 - 2 = 2 대 (라우터 간 연결용)

2) 네트워크 주소·브로드캐스트 주소 구하기 (예: 192.168.1.0/26)

• /26은 블록 크기 64. 마지막 옥텟이 0, 64, 128, 192 단위로 서브넷이 나뉜다.

# 192.168.1.0/26 의 첫 번째 서브넷
네트워크 주소    : 192.168.1.0      (호스트 비트 전부 0)
첫 사용 가능 주소 : 192.168.1.1
마지막 사용 가능 : 192.168.1.62
브로드캐스트     : 192.168.1.63     (호스트 비트 전부 1)
# 다음 서브넷은 192.168.1.64/26, 그 다음 192.168.1.128/26 ...

핵심 구분: 어떤 IP가 속한 네트워크 주소는 "블록 크기의 배수 중 그 IP보다 작거나 같은 가장 큰 값"이다. 예: 192.168.1.100/26은 블록 크기 64 → 64의 배수(0,64,128,192) 중 100 이하 최대는 64 → 네트워크 주소 192.168.1.64, 브로드캐스트 192.168.1.127. 이 계산이 실기에서 필요하다.

3) 직접 쳐보기 — ipcalc로 검산

# ipcalc는 서브넷 계산을 자동으로 보여준다 (없으면 설치)
ipcalc 192.168.1.100/26
# Network:   192.168.1.64/26
# HostMin:   192.168.1.65
# HostMax:   192.168.1.126
# Broadcast: 192.168.1.127
# Hosts/Net: 62

• 손으로 먼저 계산하고 ipcalc로 검산하는 습관을 들이면, 시험장에서 도구 없이도 빠르고 정확하게 풀 수 있다.

⚠️ 함정: "/31"은 호스트 비트가 1개라 2^1−2 = 0이 되어 일반적으로 호스트를 못 담지만, RFC 3021에 따라 라우터 간 점대점 링크에서는 예외적으로 2개 주소를 모두 쓴다. 시험에서는 "/30은 2대, /29는 6대"처럼 −2 공식을 적용하는 문제가 표준이다.

내일(Day 2)부터 배울 ip addr, 게이트웨이, 라우팅은 전부 오늘 세운 3계층 위에서 동작한다.

📖 용어

• 캡슐화 / 역캡슐화 : 데이터가 아래 계층으로 내려가며 헤더가 붙는 것 / 위로 올라가며 벗겨지는 것.
• PDU : 각 계층이 다루는 데이터 단위. 4계층은 세그먼트, 3계층은 패킷, 2계층은 프레임, 1계층은 비트.
• MAC 주소 : 2계층의 물리 주소. 장비에 새겨진 고유 번호로 같은 네트워크 안에서만 쓰인다.
• 3-way handshake : TCP가 연결을 맺는 SYN → SYN/ACK → ACK 3단계 절차. 종료는 FIN/ACK 두 쌍(4-way)이다.
• 옥텟(octet) : IPv4 주소를 이루는 8비트 묶음. 32비트가 네 덩어리로 나뉜다.
• 루프백(127.0.0.1) : 자기 자신을 가리키는 주소. A 클래스 범위에 있지만 호스트에 할당하지 않는다.
• 사설 IP : 인터넷으로 라우팅되지 않고 내부망에서만 쓰는 주소(10/8, 172.16~31, 192.168).
• APIPA(169.254.x.x) : DHCP 서버를 못 찾은 호스트가 스스로 붙이는 링크 로컬 주소. 인터넷이 안 되는 신호다.
• 서브넷마스크 : IP에서 네트워크 부분과 호스트 부분의 경계를 알려주는 32비트 값. 1은 네트워크, 0은 호스트.
• CIDR(/24) : 마스크의 1 개수를 슬래시 뒤에 적는 표기. /24면 255.255.255.0이다.
• 블록 크기 : 그 CIDR로 서브넷이 나뉘는 간격. /26이면 64씩(0·64·128·192) 끊긴다.
• 네트워크 주소 / 브로드캐스트 주소 : 호스트 비트가 전부 0인 주소 / 전부 1인 주소. 둘 다 호스트에 못 준다.