그림으로 개념 잡는 네트워크 입문

네트워크를 처음 공부하게 되면 추상적이고 모호하게 파악했을 뿐, 내부 깊숙한 기초 원리는 제대로 이해하지는 못하고 넘어가는 경우가 대부분이다. 그런 상태로 소프트웨어 개발자로 일을 시작하게 되면 여러 네트워크 관련 문제에 부딪히게 된다. 그럴 때마다 문제의 원인을 찾아 해결하기 보다 이것저것 건드리고 수정하는 주먹구구 방식으로 해결하기 일쑤이다. 기초 원리를 이해하지 못하기 때문에 문제의 원인을 찾기 어려운 것이다. 이와 같은 방식은 순간만 모면할 뿐, 장기적으로 보면 실력이 향상되지 않는 좋지 않은 문제 해결 방식이다.

필자는 네트워크 방화벽 개발자로 일을 시작하게 되었는데, 이 과정에서 네트워크의 기초 원리를 제대로 이해할 수 있었다. TCP, UDP가 커널에서 어떻게 동작하는지 코드 수준에서 이해할 수 있게 되었고, L2 스위치, L3 라우터 같은 네트워크 장비가 어떤 원리로 동작하는지 알게 되었다. 더 나아가 인터넷이라는 거대한 네트워크 시스템이 어떠한 원리로 구성되고 작동하는지 훤히 이해할 수 있게 되었다.

현재 필자는 20년 차 소프트웨어 개발자이다. 네트워크 원리를 이해하면 소프트웨어 개발에 큰 도움이 된다고 말한다. 소프트웨어 개발 시 문제가 발생하면 몇몇 도구를 활용해 그 원인을 빠르게 파악할 수 있는 것처럼 말이다. 필자는 회사에 맞는 사내 네트워크를 구축할 수 있게 되었고 효과적으로 네트워크 보안을 실현할 수 있게 되었다. 이러한 필자의 오랜 실무 경험을 통한 학습과 실무 노하우가 104개의 그림과 친절한 설명에 모두 담겨 있다.

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CHAPTER 01 먼저 알아볼 기본 지식
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1.1 네트워크를 배우는 이유
1.1.1 비전공자를 위한 네트워크
1.1.2 소프트웨어 개발을 위한 네트워크

1.2 네트워크를 구성하는 필수 기술과 장비
1.2.1 호스트
1.2.2 패킷
1.2.3 전자기파, 전압
1.2.4 L2 스위치
1.2.5 L3 라우터
1.2.6 그 외

1.3 네트워크가 전송하는 데이터
1.3.1 비트로 이루어진 데이터
- 데이터 양
- 데이터 단위
- 16진수 표현
- 문자 데이터
1.3.3 색상 데이터
1.3.4 소리 데이터
마무리


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CHAPTER 02 OSI-7계층
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2.1 OSI-7계층 구조
2.2 데이터 전송 단계
2.2.1 패킷 생성 단계
2.2.2 패킷 이동 단계
2.2.3 패킷 처리 단계
마무리


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CHAPTER 03 1계층
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3.1 1계층 장치
3.1.1 네트워크 인터페이스 카드
3.1.2 유선 케이블
- UTP 케이블
- 동축 케이블
- 광 케이블
3.1.3 중계기

3.2 비트 전송 방식
3.2.1 전압 방식
3.2.2 전파 방식
- 주파수 편이 변조
- 진폭 편이 변조
- 위상 편이 변조
- 직교 편이 변조
3.3 1계층 헤더 구조
마무리


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CHAPTER 04 2계층
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4.1 주소
4.1.1 MAC
4.1.2 IP
4.1.2.1 IPv4
- 서브넷 마스크

4.2 지역 네트워크와 광역 네트워크
4.2.1 지역 네트워크
4.2.2 광역 네트워크
4.2.3 비교

4.3 ARP와 ICMP
4.3.1 ARP
- 요청 패킷과 응답 패킷 구조
4.3.1.2 브로드 캐스트
4.3.1.3 지역 네트워크 안에서 동작
4.3.1.4 동작 시점
4.3.1.5 ARP 테이블
4.3.2 ICMP
- 요청 패킷과 응답 패킷 구조
- 지역 네트워크와 광역 네트워크에서 모두 동작
- 동작 시점

4.4 L2 스위치
4.4.1 포트
4.4.2 동작 과정
- 패킷 수신 과정
- 패킷 송신 과정
4.4.3 설정이 필요 없는 장비

4.5 지역 네트워크 통신
4.5.1 ARP 통신 과정
- 요청 패킷 전송
- 응답 패킷 전송
4.5.2 ICMP 통신 과정
- 요청 패킷 전송
- 응답 패킷 전송

4.6 2계층 헤더 구조
마무리


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CHAPTER 05 3계층
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5.1 L3 라우터
5.1.1 포트
5.1.2 게이트웨이
5.1.3 라우팅 테이블
- 라우팅 테이블 설정
- 라우팅 테이블 검색
5.1.4 설정이 필요한 장비

5.2 광역 네트워크 통신
5.2.1 1번 지역 네트워크
- 패킷 생성
- L2 스위치 통과
- 2번 지역 네트워크
- 라우팅 테이블 검색
- 2계층 헤더 변경
5.2.3 3번 지역 네트워크
- 라우팅 테이블 검색
- 2계층 헤더 변경
- L2 스위치 통과

5.3 인터넷이 만들어지는 원리
5.3.1 인트라넷이란?
5.3.2 인트라넷 구성
5.3.3 네트워크 분리하기
5.3.4 IP분배

5.4 3계층 헤더 구조
마무리


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CHAPTER 06 4계층
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6.1 TCP와 UDP
6.1.1 신뢰성 통신
6.1.2 연결형
6.1.3 방향
6.1.4 전송 방식

6.2 TCP 자세히 알아보기
6.2.1 제어 기술
- 오류 제어
- 흐름 제어
- 혼잡 제어
6.2.2 헤더 구조
- 출발 포트, 목적 포트
- 순서 번호
- 응답 번호
- 윈도우 사이즈
- 플래그
- 최대 세그먼트 크기
6.2.3 전송 알고리즘
- 스톱 앤 웨이트
- 슬라이딩 윈도우
- 혼잡 제어 방법
6.2.4 연결 과정
- 3-웨이 핸드 셰이크
- 4-웨이 핸드 셰이크

6.3 UDP 자세히 알아보기
6.3.1 비신뢰성
6.3.2 실시간성
6.3.3 헤더 구조
- 출발 포트, 목적 포트
- UDP 길이
- UDP 체크섬
마무리


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CHAPTER 07 네트워크 응용
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7.1 가상 사설 네트워크
7.1.1 IPSec
- 네트워크 구조
- VPN 패킷
7.1.2 SSL
- 네트워크 구조
- VPN 클라이언트

7.2 도메인 이름 시스템
7.2.1 도메인 이름
7.2.2 도메인 이름 관리
7.2.3 도메인 이름이 IP로 변환되는 과정

7.3 동적 호스트 설정 프로토콜
7.3.1 임대
7.3.2 갱신

7.4 프록시
7.4.1 전방향 프록시
- 방화벽
- 익명성
7.4.2 역방향 프록시
- 방화벽
- 부하 분산
- 캐싱

7.5 공유기
7.5.1 내부 네트워크 vs 외부 네트워크
7.5.2 네트워크 주소 변환
7.5.3 공유기 구조
마무리


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CHAPTER 08 네트워크 보안
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8.1 해킹
8.1.1 포트 스캔
8.1.2 ARP 스푸핑
- 정상적인 상황
- ARP 스푸핑 공격 상황
8.1.3 분산 서비스 거부
8.1.4 트로이 목마

8.2 방화벽
8.2.1 패킷 필터 방화벽
- 필터 테이블
- 해킹 방어
8.2.2 침입 방지 시스템, 침입 탐지 시스템
- 시그니처
- 침입 방지 시스템과 침입 탐지 시스템의 차이
8.2.3 웹 어플리케이션 방화벽
- SQL 주입
- Cross-Site Scripting

8.3 TLS
8.3.1 암호화
- 대칭 키
- 비대칭 키
8.3.2 인증서
8.3.3 TLS 핸드 셰이크
마무리

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CHAPTER 09 HTTP
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9.1 구조
9.1.1 요청 패킷 구조
- 상태 줄
- 헤더
- 페이로드
9.1.2 응답 패킷 구조
- 상태 줄
- 헤더
- 페이로드
마무리

C.I.K 현) 삼성청년SW·AI아카데미(SSAFY) 근무
소프트웨어 개발자로 리눅스 커널, 네트워크 보안, 임베디드 시스템, 안드로이드, iOS 등을 개발하였습니다

(저서)
그림으로 개념 잡는 네트워크 입문 (2025. 8 앤써북)
동작 원리를 그림으로 설명한 컴퓨터 구조와 운영체제 (2025. 3 앤써북)