✅ [개념 ch1-02] 프로토콜 계층화와 TCP/IP 5계층 | 캡슐화~종단 간 통신

1. 프로토콜이란 무엇인가

1.1 프로토콜의 본질

프로토콜(Protocol) 은 두 개 이상의 통신 주체가 효과적으로 통신하기 위해 지켜야 할 규칙들의 집합입니다. 사람 사이의 대화 예절과 비슷합니다. 전화를 걸 때 "여보세요"로 시작해서, 상대방이 말할 땐 듣고, 끝나면 "안녕히 계세요"로 마무리하는 일련의 규칙이 있어야 원활한 소통이 가능하죠.

네트워크에서도 마찬가지입니다. 데이터가 정확하고 효율적으로 전달되려면 시작 → 데이터 교환 → 종료의 모든 과정에 약속이 필요합니다.

1.2 프로토콜의 3대 요소

요소	의미	예시
구문(Syntax)	데이터의 형식과 구조	앞 8비트는 송신자 주소
의미(Semantics)	각 비트가 무엇을 의미하는가	특정 비트 패턴 = 오류 신호
타이밍(Timing)	언제, 얼마나 빠르게 보낼 것인가	초당 100Mbps 전송률

이 셋 중 하나라도 빠지면 프로토콜이 성립하지 않습니다.

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2. 왜 '계층화'인가

2.1 계층화의 필요성

만약 모든 통신 규칙을 하나로 묶어서 처리하면 어떻게 될까요? 코드 한 곳에 버그가 생기면 전체를 다시 만들어야 하고, 새 기능을 추가할 때마다 시스템 전체를 뜯어고쳐야 합니다.

이 문제를 해결한 게 프로토콜 계층화(Layering) 입니다. 복잡한 통신 과정을 여러 단계로 나누어, 각 계층이 자기 일만 책임지게 하는 거죠.

 

2.2 계층화의 4가지 핵심 원리

원리	설명
복잡성 감소	큰 문제를 작고 관리 가능한 단위로 분할
독립성	각 계층은 다른 계층의 내부를 몰라도 동작
모듈화	특정 계층 변경이 전체에 영향을 주지 않음
동등 계층(peer) 통신	송신·수신 양쪽의 같은 계층끼리 논리적으로 통신

⭐ '동등 계층 간 동일 객체 교환' 이라는 개념이 시험에서 자주 출제됩니다. 송신측의 4계층이 보내는 세그먼트는, 수신측의 4계층이 받습니다. 양쪽의 같은 계층끼리는 같은 형식의 데이터를 주고받는다는 뜻이에요.

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3. TCP/IP 5계층 프로토콜 스위트

3.1 5계층 전체 구조

TCP/IP는 인터넷의 사실상 표준(de facto standard) 으로, 전 세계 모든 컴퓨터가 인터넷을 통해 통신할 수 있게 해주는 프로토콜 묶음입니다. 다양한 언어를 쓰는 사람들이 공통어인 영어로 대화하는 것과 같죠.

상위 3계층 = 종단 간(End-to-End) ❘ 하위 2계층 = 홉 바이 홉(Hop-by-Hop)

3.2 계층별 상세 정리

5계층 — 애플리케이션(Application)

• 역할: 두 종단 프로세스 간 메시지 교환 정의, 사용자에게 직접 서비스 제공
• 대표 프로토콜: HTTP(웹), SMTP(이메일), FTP(파일), DNS(이름→IP), DHCP(IP 할당)
• 데이터 단위: 메시지(Message)

4계층 — 전송(Transport)

• 역할: 한 프로세스에서 다른 프로세스로 종단 간(end-to-end) 전달
• 대표 프로토콜:
  • TCP: 연결 지향, 신뢰성 보장(흐름·오류·혼잡 제어)
  • UDP: 비연결 지향, 빠른 전송 (신뢰성 X)
• 데이터 단위: TCP는 세그먼트(Segment), UDP는 데이터그램(Datagram)

3계층 — 네트워크(Network)

• 역할: 출발지 호스트 → 목적지 호스트까지 데이터그램 전달, 라우팅 수행
• 대표 프로토콜: IP, 라우팅 프로토콜(RIP, OSPF, BGP)
• 데이터 단위: 데이터그램(Datagram)

2계층 — 데이터링크(Data Link)

• 역할: 한 노드에서 바로 인접한 노드(이웃) 까지 프레임 전송
• 대표 프로토콜: 이더넷, Wi-Fi(802.11), PPP
• 데이터 단위: 프레임(Frame)

1계층 — 물리(Physical)

• 역할: 비트 스트림을 채널에 적합한 신호(전기·전파·빛)로 변환
• 데이터 단위: 비트(Bit)

⭐ PDU(Protocol Data Unit) 매칭은 시험 단골 출제입니다. 메시지 → 세그먼트 → 데이터그램 → 프레임 → 비트, 한 묶음으로 외워두세요.

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4. 캡슐화(Encapsulation)와 역캡슐화

4.1 캡슐화란

데이터가 송신측에서 수신측으로 갈 때, 각 계층을 내려가면서 헤더가 하나씩 추가됩니다. 이 과정을 캡슐화(Encapsulation) 라고 합니다. 받는 쪽에서는 반대로 헤더를 하나씩 벗기면서 올라가는데, 이를 역캡슐화(Decapsulation) 라고 해요.

 

캡슐화 이미지

4.2 캡슐화 단계별 헤더 정보

계층	추가되는 헤더 정보	결과물 (PDU)
5. 애플리케이션	애플리케이션 프로토콜 정보	메시지
4. 전송	출발지/목적지 포트 번호	세그먼트 / 데이터그램
3. 네트워크	출발지/목적지 IP 주소	데이터그램
2. 데이터링크	출발지/목적지 MAC 주소	프레임
1. 물리	(헤더 없음)	비트 신호

4.3 중간 장비의 동작

장비	어디까지 확인	역할
LAN 스위치	2계층 (MAC)	같은 네트워크 내부 노드로 전달
라우터	3계층 (IP)	다른 네트워크로 경로 결정

라우터는 패킷의 3계층 헤더(IP) 만 보고 다음 라우터로 보내고, 다시 그곳에서 또 다음으로 넘기는 방식이에요. 4계층 이상은 절대 들여다보지 않습니다.

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5. 종단 간(End-to-End) vs 홉 바이 홉(Hop-by-Hop) ⭐

5.1 두 통신 방식의 차이

 

 

 

5.2 두 방식의 차이 정리

구분	종단 간 (End-to-End)	홉 바이 홉 (Hop-by-Hop)
해당 계층	3·4·5계층 (네트워크·전송·애플리케이션)	1·2계층 (물리·데이터링크)
통신 단위	출발지 호스트 ↔ 목적지 호스트	한 노드 ↔ 바로 옆 노드
헤더 변화	출발지~목적지까지 그대로 유지	라우터를 거칠 때마다 변경
대표 주소	IP 주소 (3계층은 변하지 않음)	MAC 주소 (홉마다 변경)

 

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6. TCP vs UDP — 4계층의 두 얼굴

6.1 두 프로토콜 비교

구분	TCP	UDP
연결	연결 지향 (3-way handshake)	비연결 지향
신뢰성	✅ 보장 (재전송, ACK)	❌ 없음
순서 보장	✅ 있음	❌ 없음
속도	느림	빠름
흐름 제어	✅ 있음	❌ 없음
혼잡 제어	✅ 있음	❌ 없음
대표 사용	웹(HTTP), 이메일, 파일 전송	실시간 스트리밍, DNS, 화상통화
PDU 명	세그먼트(Segment)	사용자 데이터그램(User Datagram)

6.2 언제 어떤 것을 쓸까

TCP를 쓰는 경우 — 데이터가 단 한 비트라도 잘못 가면 안 되는 상황. 웹사이트 접속 시 페이지 일부가 깨지면 안 되니까 TCP를 씁니다.

UDP를 쓰는 경우 — 속도가 무엇보다 중요한 상황. 화상통화에서 한두 프레임 빠지는 게 늦게 도착하는 것보다 차라리 낫죠.

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7. OSI 7계층과 TCP/IP의 차이

7.1 두 모델 비교

OSI 7계층 (이론)	TCP/IP 5계층 (실제)
7. 응용 (Application)	5. 애플리케이션
6. 표현 (Presentation)	(애플리케이션에 통합)
5. 세션 (Session)	(애플리케이션에 통합)
4. 전송 (Transport)	4. 전송
3. 네트워크 (Network)	3. 네트워크
2. 데이터링크 (Data Link)	2. 데이터링크
1. 물리 (Physical)	1. 물리

⭐ 핵심 차이: OSI는 이론적 참조 모델, TCP/IP는 실제 인터넷에서 쓰이는 표준입니다. TCP/IP는 OSI의 5·6·7계층을 하나의 애플리케이션 계층으로 통합했어요.

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8. 한눈에 정리

항목	핵심
프로토콜 3요소	구문, 의미, 타이밍
계층화 4원리	복잡성 감소, 독립성, 모듈화, 동등 계층 통신
TCP/IP 5계층	애플리케이션 - 전송 - 네트워크 - 데이터링크 - 물리
PDU 순서	메시지 → 세그먼트 → 데이터그램 → 프레임 → 비트
캡슐화	위에서 아래로 헤더 추가 / 역캡슐화는 그 반대
종단 간 vs 홉 바이 홉	상위 3계층은 종단 간 / 하위 2계층은 홉마다 변경
IP vs MAC 주소	IP는 불변, MAC은 홉마다 변경
TCP vs UDP	신뢰성 vs 속도

 

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🎯 Lv.1 객관식 — 개념 및 중요 내용 확인 (10문제)

📝 1번 문제

프로토콜의 3대 핵심 요소가 아닌 것은?

① 구문(Syntax)

② 의미(Semantics)

③ 타이밍(Timing)

④ 보안(Security)

 

✅ 정답: ④

📖 해설 프로토콜의 3대 요소는 구문(Syntax) + 의미(Semantics) + 타이밍(Timing) 입니다. 보안은 별도의 영역이며, 프로토콜 정의의 핵심 3요소에 포함되지 않습니다.

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📝 2번 문제

TCP/IP 프로토콜 스위트는 몇 개의 계층으로 구성되어 있는가?

① 3계층

② 4계층

③ 5계층

④ 7계층

✅ 정답: ③

 

📖 해설 TCP/IP는 5계층 (애플리케이션 - 전송 - 네트워크 - 데이터링크 - 물리)으로 구성됩니다.

7계층은 OSI 모델로, 이론적 참조 모델일 뿐 실제 인터넷에서는 5계층이 사용돼요.

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📝 3번 문제

TCP/IP 5계층 중 가장 상위 계층은?

① 물리 계층

② 데이터링크 계층

③ 전송 계층

④ 애플리케이션 계층

 

✅ 정답: ④

📖 해설 가장 상위는 5계층 애플리케이션, 가장 하위는 1계층 물리입니다. 위에서부터: 애플리케이션 → 전송 → 네트워크 → 데이터링크 → 물리 순서예요.

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📝 4번 문제

다음 중 4계층(전송 계층)에서 동작하는 프로토콜은?

① HTTP

② TCP

③ IP

④ Ethernet

 

✅ 정답: ②

📖 해설

• HTTP → 5계층 (애플리케이션)
• TCP → 4계층 (전송) ✅
• IP → 3계층 (네트워크)
• Ethernet → 2계층 (데이터링크)

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📝 5번 문제

다음 PDU(Protocol Data Unit) 중 4계층 TCP에서 사용되는 데이터 단위는?

① 메시지(Message)

② 세그먼트(Segment)

③ 데이터그램(Datagram)

④ 프레임(Frame)

 

✅ 정답: ②

📖 해설 계층별 PDU는 다음과 같습니다.

 

계층	PDU
5. 애플리케이션	메시지
4. 전송 (TCP)	세그먼트 / (UDP: 사용자 데이터그램)
3. 네트워크	데이터그램
2. 데이터링크	프레임
1. 물리	비트

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📝 6번 문제

캡슐화(Encapsulation)에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 수신측에서 헤더를 제거하는 과정

② 송신측에서 상위 계층 데이터에 하위 계층 헤더를 추가하는 과정

③ 데이터를 압축하여 크기를 줄이는 과정

④ 신호를 전기적으로 변환하는 과정

 

✅ 정답: ②

📖 해설

캡슐화 = 송신측에서 위에서 아래로 내려가며 헤더를 하나씩 추가하는 과정입니다.

반대로 수신측에서 헤더를 제거하는 것은 역캡슐화(Decapsulation) 라고 해요. ①은 역캡슐화의 설명입니다.

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📝 7번 문제

다음 중 TCP의 특징이 아닌 것은?

① 신뢰성 있는 데이터 전송 보장

② 연결 지향(Connection-Oriented) 프로토콜

③ 흐름 제어와 혼잡 제어 제공

④ 빠른 속도가 핵심 장점

 

✅ 정답: ④

📖 해설 빠른 속도는 UDP의 특징입니다. TCP는 신뢰성 보장을 위해 ACK·재전송·흐름 제어·혼잡 제어를 수행하므로 UDP보다 느려요. 대신 데이터가 정확하게 전달되는 것을 보장합니다.

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📝 8번 문제

라우터(Router)는 캡슐화된 데이터를 어느 계층까지 확인하는가?

① 1계층 (물리)

② 2계층 (데이터링크)

③ 3계층 (네트워크)

④ 4계층 (전송)

 

✅ 정답: ③

📖 해설 라우터는 3계층(네트워크) 까지만 확인하고, IP 주소를 보고 다음 경로를 결정합니다.

반면 LAN 스위치는 2계층(데이터링크) 까지만 확인하고 MAC 주소로 같은 네트워크 내 노드로 전달해요.

 

장비	확인 계층	사용 정보
LAN 스위치	2계층	MAC 주소
라우터	3계층	IP 주소

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📝 9번 문제

다음 중 IP 주소와 MAC 주소의 차이로 옳은 것은?

① IP 주소는 홉마다 변경되고, MAC 주소는 종단 간 불변이다

② IP 주소는 종단 간 불변이고, MAC 주소는 홉마다 변경된다

③ IP 주소와 MAC 주소 모두 종단 간 불변이다

④ IP 주소와 MAC 주소 모두 홉마다 변경된다

 

✅ 정답: ②

📖 해설 

• IP 주소(3계층) = 출발지에서 목적지까지 변하지 않음
• MAC 주소(2계층) = 라우터를 거칠 때마다 다음 홉의 주소로 변경

이는 3계층이 종단 간(End-to-End), 2계층이 홉 바이 홉(Hop-by-Hop) 통신이기 때문입니다.

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📝 10번 문제

물리 계층(1계층)의 데이터 단위(PDU)는?

① 메시지(Message)

② 프레임(Frame)

③ 데이터그램(Datagram)

④ 비트(Bit)

 

✅ 정답: ④

📖 해설 물리 계층은 0과 1의 비트(Bit) 를 전기·전파·빛 신호로 변환해서 전송하는 계층입니다. 비트가 가장 기본 단위예요.

 

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🎯 Lv.2 객관식 — 심화 개념 확인 (10문제)

📝 1번 문제

다음 중 프로토콜 계층화의 핵심 이점으로 옳지 않은 것은?

① 복잡한 통신 작업을 작은 단위로 나누어 관리할 수 있다

② 한 계층의 변경이 다른 계층에 미치는 영향을 최소화한다

③ 각 계층이 다른 계층의 내부 구현을 자세히 알아야 한다

④ 동등 계층(peer) 간에는 논리적으로 동일한 객체를 교환한다

 

✅ 정답: ③

📖 해설 계층화의 핵심은 독립성입니다. 각 계층은 다른 계층의 내부 구현을 몰라도 동작하도록 설계되어 있어요. 인터페이스만 알면 충분합니다. ①②④는 모두 계층화의 올바른 이점입니다.

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📝 2번 문제

다음 사례가 발생하는 계층은?

"수신측에서 도착한 패킷의 IP 주소를 확인하고, 이 패킷이 자기 자신에게 온 것인지 판단하여 상위 계층으로 올린다."

① 1계층 물리

② 2계층 데이터링크

③ 3계층 네트워크

④ 4계층 전송

 

✅ 정답: ③

📖 해설 IP 주소를 확인하는 것은 3계층(네트워크) 의 역할입니다. 호스트 간 라우팅과 IP 주소 처리는 모두 3계층에서 이루어져요.

각 계층의 주소 확인 위치:

• 4계층 → 포트 번호
• 3계층 → IP 주소 ✅
• 2계층 → MAC 주소

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📝 3번 문제

캡슐화 과정에서 데이터에 헤더가 추가되는 순서로 올바른 것은?

① 메시지 → 프레임 → 데이터그램 → 세그먼트 → 비트

② 메시지 → 세그먼트 → 데이터그램 → 프레임 → 비트

③ 비트 → 프레임 → 데이터그램 → 세그먼트 → 메시지

④ 메시지 → 데이터그램 → 세그먼트 → 프레임 → 비트

 

✅ 정답: ②

📖 해설 캡슐화는 위(5계층)에서 아래(1계층)로 내려가며 헤더가 추가됩니다.

 

5계층: 메시지 (앱 데이터)
   ↓ TCP/UDP 헤더 추가
4계층: 세그먼트 / 사용자 데이터그램
   ↓ IP 헤더 추가
3계층: 데이터그램
   ↓ MAC 헤더 추가
2계층: 프레임
   ↓ 신호 변환
1계층: 비트

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📝 4번 문제

다음 중 TCP와 UDP의 차이를 가장 정확히 설명한 것은?

① TCP는 비연결 지향, UDP는 연결 지향이다

② TCP는 신뢰성을 보장하지만 UDP는 보장하지 않는다

③ TCP가 UDP보다 더 빠르다

④ UDP는 흐름 제어와 혼잡 제어를 모두 제공한다

 

✅ 정답: ②

📖 해설

항목	TCP	UDP
연결 방식	연결 지향	비연결 지향
신뢰성	✅ 보장	❌ 없음
흐름·혼잡 제어	✅ 있음	❌ 없음
속도	느림	빠름

①은 정반대로 서술된 함정, ③은 UDP가 더 빠름, ④는 TCP의 특징입니다. 모두 함정 보기예요.

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📝 5번 문제

호스트 A에서 호스트 B로 데이터가 전송될 때, 다음 중 변하지 않는 정보는?

① 송신측 MAC 주소

② 수신측 MAC 주소

③ 출발지 IP 주소

④ 데이터링크 계층 헤더

 

✅ 정답: ③

📖 해설 

• IP 주소(3계층) → 출발지부터 목적지까지 변하지 않음 ✅
• MAC 주소(2계층) → 라우터를 거칠 때마다 변경됨
• 데이터링크 계층 헤더 → 홉마다 새로 작성

3계층은 종단 간(End-to-End) 통신, 2계층은 홉 바이 홉(Hop-by-Hop) 통신이라는 점을 기억하세요.

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📝 6번 문제

다음 중 '종단 간(End-to-End) 통신'에 해당하는 계층을 모두 고르면?

ㄱ. 1계층 물리

ㄴ. 2계층 데이터링크

ㄷ. 3계층 네트워크

ㄹ. 4계층 전송

ㅁ. 5계층 애플리케이션

 

① ㄱ, ㄴ, ㄷ

② ㄴ, ㄷ, ㄹ

③ ㄷ, ㄹ, ㅁ

④ ㄱ, ㄴ

 

✅ 정답: ③

📖 해설

통신 방식	계층
End-to-End	3·4·5계층 (네트워크·전송·애플리케이션)
Hop-by-Hop	1·2계층 (물리·데이터링크)

상위 3계층은 출발지 호스트와 목적지 호스트가 직접 통신하는 형태이고, 하위 2계층은 각 라우터를 거칠 때마다 새로 동작합니다.

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📝 7번 문제

다음 중 LAN 스위치와 라우터의 차이를 가장 정확히 설명한 것은?

① LAN 스위치는 IP 주소를, 라우터는 MAC 주소를 사용한다

② LAN 스위치는 2계층까지, 라우터는 3계층까지 확인한다

③ LAN 스위치와 라우터 모두 4계층 정보를 사용한다

④ LAN 스위치는 광역망(WAN)에서, 라우터는 근거리망(LAN)에서 사용된다

 

✅ 정답: ②

📖 해설

장비	확인 계층	사용 정보	역할
LAN 스위치	2계층	MAC 주소	같은 네트워크 내 전달
라우터	3계층	IP 주소	다른 네트워크로 경로 결정

①은 정반대 서술이라 함정, ④도 반대로 서술된 함정 보기입니다.

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📝 8번 문제

다음 시나리오를 분석한 설명으로 가장 적절한 것은?

"사용자가 화상회의 앱으로 실시간 미팅을 진행하고 있다. 약간의 화면 깨짐은 허용되지만, 늦게 도착하는 영상은 의미가 없다."

① TCP를 사용하여 신뢰성을 보장해야 한다

② UDP를 사용하여 빠른 전송을 우선시해야 한다

③ HTTP만 사용하면 충분하다

④ 데이터링크 계층 프로토콜로 충분하다

 

✅ 정답: ②

📖 해설 실

시간성이 중요한 통신 = UDP가 적합합니다. 화상회의나 라이브 스트리밍은 데이터가 늦게 도착하면 의미가 없기 때문에 속도 > 신뢰성입니다.

반면 웹 브라우징, 이메일, 파일 전송은 신뢰성 > 속도이므로 TCP를 사용해요. ⭐ TCP/UDP 사용 사례 매칭은 자주 출제됩니다.

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📝 9번 문제

다음 설명에 해당하는 계층은?

"한 노드에서 바로 인접한 노드(이웃)로 프레임을 전송하며, 대표적인 프로토콜로 이더넷, Wi-Fi(802.11), PPP 등이 있다."

① 5계층 애플리케이션

② 4계층 전송

③ 3계층 네트워크

④ 2계층 데이터링크

 

✅ 정답: ④

📖 해설 '인접한 노드(이웃)로 프레임 전송' 이 결정적 단서입니다. 이는 2계층 데이터링크의 정의예요. 또한 이더넷·Wi-Fi·PPP는 모두 2계층 프로토콜이고, PDU도 프레임입니다.

각 계층의 통신 단위:

• 5계층 → 프로세스 ↔ 프로세스
• 4계층 → 프로세스 ↔ 프로세스 (종단 간)
• 3계층 → 호스트 ↔ 호스트
• 2계층 → 노드 ↔ 인접 노드 ✅
• 1계층 → 신호 전송

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📝 10번 문제

TCP/IP 5계층 모델과 OSI 7계층 모델의 관계로 옳은 것은?

① TCP/IP는 OSI보다 더 많은 계층을 가진다

② TCP/IP는 OSI의 5·6·7계층을 하나의 애플리케이션 계층으로 통합한 것이다

③ OSI 모델이 현재 인터넷의 실제 표준이다

④ TCP/IP는 1·2계층을 통합하고, OSI는 분리한다

 

✅ 정답: ②

📖 해설 TCP/IP는 OSI의 세션(5) + 표현(6) + 응용(7) 을 하나의 애플리케이션 계층으로 통합한 모델입니다. 따라서 TCP/IP는 5계층, OSI는 7계층이에요.

 

핵심 차이	내용
TCP/IP	실제 인터넷 표준 (de facto)
OSI	이론적 참조 모델

①, ④는 잘못된 서술, ③도 OSI는 이론 모델이지 실제 표준이 아니라서 틀린 보기입니다.

 

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🎯 Lv.3 — 객관식 + 빈칸 채우기 혼합 (10문제)

 

📝 1번 문제 [빈칸형]

다음 빈칸에 들어갈 용어를 쓰시오.

프로토콜은 두 개체가 효과적으로 통신하기 위한 규칙의 집합이며, 3대 핵심 요소는 데이터의 형식을 정의하는 ( ㄱ ), 각 비트의 의미를 규정하는 ( ㄴ ), 언제·얼마나 빠르게 전송할지를 정하는 ( ㄷ )이다.

 

✅ 정답

• ㄱ: 구문(Syntax)
• ㄴ: 의미(Semantics)
• ㄷ: 타이밍(Timing)

📖 해설 프로토콜의 3요소는 영어와 한국어를 모두 알아두세요. 시험에서 영어로 빈칸을 출제할 수도 있습니다. ⭐ "Syntax = 형식, Semantics = 의미, Timing = 시점"으로 한 묶음 암기.

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📝 2번 문제 [빈칸형]

TCP/IP 5계층의 PDU(데이터 단위)를 위에서 아래 순서대로 쓰시오.

5계층 애플리케이션 → ( ㄱ ) 4계층 전송(TCP) → ( ㄴ ) 3계층 네트워크 → ( ㄷ ) 2계층 데이터링크 → ( ㄹ ) 1계층 물리 → ( ㅁ )

✅ 정답

• ㄱ: 메시지(Message)
• ㄴ: 세그먼트(Segment)
• ㄷ: 데이터그램(Datagram)
• ㄹ: 프레임(Frame)
• ㅁ: 비트(Bit)

📖 해설 ⭐ PDU 매칭은 시험 단골 출제입니다. 외우는 팁:

"메 - 세 - 데 - 프 - 비"

UDP는 4계층에서 세그먼트가 아니라 '사용자 데이터그램(User Datagram)' 이라는 점도 함께 기억하세요.

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📝 3번 문제 [객관식]

다음 중 캡슐화 과정에서 각 계층이 추가하는 헤더 정보가 잘못 짝지어진 것은?

① 4계층 전송 — 포트 번호

② 3계층 네트워크 — IP 주소

③ 2계층 데이터링크 — MAC 주소

④ 1계층 물리 — URL

 

✅ 정답: ④

📖 해설 물리 계층은 헤더를 추가하지 않습니다. 비트를 신호로 변환하는 역할만 하므로, URL 같은 정보는 들어가지 않아요. URL은 5계층 애플리케이션의 영역이고요.

 

계층	추가되는 핵심 정보
5. 애플리케이션	URL, 도메인 등
4. 전송	포트 번호
3. 네트워크	IP 주소
2. 데이터링크	MAC 주소
1. 물리	(헤더 없음)

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📝 4번 문제 [빈칸형]

다음 빈칸에 들어갈 용어를 쓰시오.

호스트 A에서 호스트 B로 데이터를 보낼 때, 출발지·목적지 ( ㄱ ) 주소는 종단 간(end-to-end) 변하지 않지만, ( ㄴ ) 주소는 라우터를 거칠 때마다 다음 홉의 주소로 변경된다. 이는 3계층이 ( ㄷ ) 통신 방식이고, 2계층이 ( ㄹ ) 통신 방식이기 때문이다.

✅ 정답

• ㄱ: IP
• ㄴ: MAC
• ㄷ: 종단 간(End-to-End)
• ㄹ: 홉 바이 홉(Hop-by-Hop)

📖 해설 

 

IP 주소 (3계층) = End-to-End = 불변
MAC 주소 (2계층) = Hop-by-Hop = 홉마다 변경

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📝 5번 문제 [객관식]

다음 중 TCP의 신뢰성 보장 메커니즘에 해당하지 않는 것은?

① 데이터 도착 확인 응답(ACK)

② 손실된 데이터 재전송

③ 흐름 제어 및 혼잡 제어

④ 비트 단위의 신호 변조

 

✅ 정답: ④

📖 해설 비트 신호 변조는 1계층 물리의 역할입니다. TCP(4계층)와는 무관해요.

TCP의 신뢰성 보장 메커니즘:

• 3-way handshake (연결 설정)
• ACK (수신 확인)
• 재전송 (손실 복구)
• 순서 번호 (세그먼트 순서 보장)
• 흐름 제어 (수신측 처리 속도 고려)
• 혼잡 제어 (네트워크 혼잡 회피)

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📝 6번 문제 [빈칸형]

다음 사례에서 적절한 4계층 프로토콜을 쓰시오.

ㄱ. 은행 계좌 이체 트랜잭션 → ( ) ㄴ. 실시간 화상회의(Zoom) → ( ) ㄷ. 이메일 전송(SMTP) → ( ) ㄹ. DNS 도메인 조회 → ( ) ㅁ. 파일 다운로드(FTP) → ( )

 

✅ 정답

• ㄱ: TCP (데이터 무결성 필수)
• ㄴ: UDP (실시간성 우선)
• ㄷ: TCP (메일 분실 방지)
• ㄹ: UDP (빠른 응답 필요)
• ㅁ: TCP (파일 정확성 필수)

📖 해설 

우선순위	선택
데이터 정확성 > 속도	TCP (웹, 이메일, 파일전송, 금융)
속도 > 데이터 정확성	UDP (실시간 스트리밍, DNS, VoIP, 화상통화)

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📝 7번 문제 [객관식]

다음 중 LAN 스위치와 라우터의 동작에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① LAN 스위치는 2계층 헤더(MAC 주소)를 보고 같은 네트워크 내 노드로 전달한다

② 라우터는 3계층 헤더(IP 주소)를 보고 다음 라우터로 경로를 결정한다

③ 라우터를 거칠 때마다 IP 헤더는 변경되지 않지만, MAC 헤더는 새로 작성된다

④ LAN 스위치는 4계층 포트 번호를 확인하여 데이터를 분배한다

 

✅ 정답: ④

📖 해설 LAN 스위치는 2계층(MAC) 까지만 확인합니다. 4계층 포트 번호는 호스트의 전송 계층에서 처리하지, 스위치는 관여하지 않아요.

장비	동작 계층	처리 정보
허브	1계층	신호 증폭만
LAN 스위치	2계층	MAC 주소
라우터	3계층	IP 주소

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📝 8번 문제 [빈칸형]

다음 빈칸에 들어갈 계층 이름과 대표 프로토콜을 쓰시오.

ㄱ. HTTP, SMTP, FTP, DNS는 모두 ( ① ) 계층 프로토콜이다. ㄴ. TCP와 UDP는 ( ② ) 계층 프로토콜이다. ㄷ. IP는 ( ③ ) 계층 프로토콜이다. ㄹ. 이더넷과 Wi-Fi는 ( ④ ) 계층 프로토콜이다.

✅ 정답

• ①: 5계층 애플리케이션(Application)
• ②: 4계층 전송(Transport)
• ③: 3계층 네트워크(Network)
• ④: 2계층 데이터링크(Data Link)

📖 해설 

계층	대표 프로토콜
5. 애플리케이션	HTTP, SMTP, FTP, DNS, DHCP
4. 전송	TCP, UDP
3. 네트워크	IP, RIP, OSPF, BGP
2. 데이터링크	이더넷, Wi-Fi, PPP

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📝 9번 문제 [객관식]

다음 시나리오를 분석한 설명 중 가장 정확한 것은?

"사용자가 노트북에서 웹사이트에 접속했다. 데이터는 노트북 → Wi-Fi 공유기 → ISP 라우터 → 서버 데이터센터 → 웹 서버까지 전달되었다."

① 출발지 IP 주소는 노트북에서 웹 서버까지 변하지 않는다

② 노트북의 MAC 주소는 웹 서버까지 그대로 전달된다

③ 라우터는 4계층 헤더(TCP)까지 모두 확인한다

④ Wi-Fi 공유기는 5계층 애플리케이션 데이터를 직접 처리한다

 

✅ 정답: ①

📖 해설

• ① 정답 — IP 주소(3계층)는 종단 간 통신이므로 변하지 않습니다 ✅
• ② 틀림 — MAC 주소는 라우터를 거칠 때마다 변경됩니다
• ③ 틀림 — 라우터는 3계층까지만 확인합니다
• ④ 틀림 — Wi-Fi 공유기는 2계층 또는 3계층까지만 처리합니다

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📝 10번 문제 [빈칸형]

다음 캡슐화 과정에서 빈칸을 채우시오.

송신측 호스트에서 데이터는 위에서 아래로 내려가며 헤더가 추가된다. 5계층의 ( ㄱ )에 4계층 헤더(포트 번호)가 붙으면 ( ㄴ )이 되고, 다시 3계층 헤더(IP 주소)가 붙으면 ( ㄷ )이 된다. 이어서 2계층 헤더(MAC 주소)가 붙으면 ( ㄹ )이 되고, 마지막으로 1계층에서 ( ㅁ ) 신호로 변환되어 전송된다. 수신측은 이 과정을 정확히 ( ㅂ )로 거쳐 원본 데이터를 복원하는데, 이를 ( ㅅ )라고 한다.

✅ 정답

• ㄱ: 메시지(Message)
• ㄴ: 세그먼트(Segment)
• ㄷ: 데이터그램(Datagram)
• ㄹ: 프레임(Frame)
• ㅁ: 비트(Bit) 또는 전기·전파
• ㅂ: 역순(Reverse Order)
• ㅅ: 역캡슐화(Decapsulation)

📖 해설 캡슐화·역캡슐화 전체 과정을 한 문제로 점검하는 종합 문제입니다.

⭐ 핵심 암기:

• 캡슐화 = 위 → 아래 (메시지 → 비트)
• 역캡슐화 = 아래 → 위 (비트 → 메시지)
• 양 과정은 정확한 역순 관계