[정처기] 8장 응용SW 기초 기술 활용

 

1. 운영체제

사용자가 자원들을 효율적으로 관리하며, 컴퓨터를 편리하고 효과적으로 사용할 수 있도록 환경을 제공하는 인터페이스

 

-목적

처리능력, 반환시간, 사용가능도, 신뢰도

 

-기능

프로세서, 기억장치, 입.출력 장치, 파일 및 정보 등의 자원을 관리

자원의 효율적인 관리를 위해 스케줄링 기능을 제공

하드웨어와 네트워크를 관리 및 제어

 

-주요 자원 관리

프로세스 관리 : 프로세스 스케줄링 및 동기화 담당

기억장치 관리 : 프로세스에게 메모리 할당 및 회수관리

주변장치 관리 : 입.출력 장치 스케줄링 및 전반적인 관리

파일 관리 : 파일의 생성, 삭제, 변경, 유지등의 관리

 

-기억장치 관리

보조기억 장치의 프로그램이나 데이터를 주 기억장치에 적재시키는 시기, 위치 등을 지정하여 한정된 주 기억장치의 공간을 효율적으로 사용하기 위한 것이다.

- 관리 전략

반입 전략

보조기억장치에서 보관중인 프로그램이나 데이터를 주 기억장치로 적재할 것인지를 결정하는 전략

요구 반입 : 실행중인 프로그램이 특정 프로그램이나 데이터 등의 참조를 요구할 때 적재하는 방법

예상 반입 : 실행중인 프로그램에 의해 참조될 프로그램이나 데이터를 미리 예상해서 적재하는 방법

배치 전략

새로 반입되는 프로그램이나 데이터를 주 기억장치의 어디에 위치시킬 것인지를결정하는 전략

최초 적합

최적 적합

최악 적합

교체 전략

주 기억장치의 모든 영역이 이미 사용중인 상태에서 새로운 프로그램이나 데이터를 주 기억장치에 배치하려고 할 때, 이미 사용되고 있는 영역 중에서 어느영역을 교체하여 사용할 것이지를 결정하는 전략이다.

 

-프로세스 관리

 

- 프로세스 상태 전이

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- 가상화

물리적인 리소스들을 사용자에게 하나로 보이게 하거나, 하나의 물리적인 리소르르 여러 개로 보이게 하는 기술

대부분의 서버는 20%정도만을 사용하는데, 가상화르 통해 서버의 가동률을 6~70%로 증가 가능.

- 종류

플랫폼 가상화 : 하드웨어플랫폼 위에서 실행되는 호스트 프로그램이 게스트 프로그램을 만들어 마치 독립된 환경을 만들어 낸 것 처럼 보여주는 기법

리소스 가상화 : 게스트 소프트웨어 위에서 사용자는 독립된 하드웨어에서 소프트웨어가 실행되는것 활용

 

- 기술요소

컴퓨팅 가상화 : 물리적으로 컴퓨터 리소스를 가상화하여, 논리적 단위로 리스스를 활용 할 수 있도록 하는 것

[하이퍼바이저]

스토리지 가상화 : 스토리지와 서버 사이에 소프트&하드웨어 계층을 추가하여 스토리지를 논리적으로 제어 및 활용 [ 분산 파일 시스템 ]

I/O 가상화 : 서버와 I/O 디바이스 사이에 위치하는 미들웨어 계층으로, 서버의 I/O 자원을 물리적으로 분리하고, 케이블과 스위치 구성을 단순화하여 효율적인 연결을 지원 [ 가상 네트워크 인터페이스 카드 ]

컨테이너 : 컨테이너화 된 어플들이 단일 운영체제상에서 실행 되도록 해주는 기술 [ 도커 ]

분산처리 기술 : 여러 대의 컴퓨터 계산 및 저장능력을 이용하여 커다란 계산문제나 대용량 데이터를 처리하고 저장 하는 기술

네트워크 가상화 기술 : 물리적으로 떨어져 있는 다양한 장비들을 연결하기 위한 수단으로 중계장치의 가상화를 통한 가상 네트워크를 지원하는 기술

 

- 클라우드 컴퓨팅

인터넷을 통해 가상화된 컴퓨터 시스템 리소스를 제공하고, 정보를 자신의 컴퓨터가 아닌 클라우드에 연결된 다른 컴퓨터로 처리하는 기술이다.

- 분류

사설 클라우드 : 기업 또는 조직 내부에서 보유하고 잇는 컴퓨터자원을 사용하여 내부에 구축

공용 클라우드 : 클라우드 서비스 제공업체에서 다중 사용자를 위한 자원 서비스를 제공

하이브리드 클라우드 : 기업 또는 조직 내부 자원을 이용한 사설 클라우드와 공용 클라우드 모두를 사용

 

- 유형

인프라형 서비스(IaaS) : 서버, 스토리지 같은 시스템 자원을 클라우드로 제공하는 서비스

플랫폼형 서비스(PaaS) : 인프라의 생성,관리 없이 어플을 개발, 실행, 관리 할 수 있는 플랫폼을 제공

소프트웨어형 서비스(SaaS) : 소프트웨어 및 관련 데이터는 중앙에서 호스팅 되고, 사용자는 웹 브라우저 등의 클라이언트로 접속하여 소프트웨어를 서비스 형태로 이용

 

 

2.데이터 베이스

특정 조익의 업무를 수행하는데 필요한 상호 관련된 데이터들의 모임

통합된 데이터 : 검색의 효율성을 높이기 위해 중복이 최소화 된 데이터들의 모임

저장된 데이터 : 컴퓨터가 접근할 수 있는 저장매체에 저장된 데이터

운영 데이터 : 조직의 고유한 업무를 수행하는데 존재 가치가 확실하고 필요한 데이터

공용 데이터 : 여러 응용 시스템들이 공동으로 소유하고 유지하는 데이터

.

DBMS란?

사용자와 데이터베이스 사이에서 사용자의 요구에 따라 정보를 생성해주고, 관리해주는 시스템

기존 파일 시스템이 갖는 데이터의 중복성과 종속성의 문제를 해결하기 위해 제안된 시스템.

- 기능

정의 : 모든 응용 프로그램들이 요구하는 데이터 구조를 지원하기 위해 데이터 베이스에 저장될 데이터의 구조에 대한 정의 이용방식, 제약 조건등을 명시한다.

조작 : 데이터 검색, 갱신, 삽입, 삭제 등을 체계적으로 처리하기 위해 사용자와 데이터베이스 사이의 인터페이스 수단을 제공한다.

제어 : 갱신,삽입,삭제 작업이 정확하게 수행되어 데이터의 무결성이 유지되도록 제어하는 기능

 

- 장점

논리적, 물리적 독립성이 보장된다

일관성과 무결성을 유지할 수 있다.

데이터를 통합하여 관리 할 수 있다.

- 단점

전문가의 수가 부족하다

시스템이 복잡하다.

전산화 비용이 증가한다.

 

ER모델 ***

개념적 데이터 모델의 가장 대표적인 것으로, 피터 첸에 의해 제안되었다.

 

-도형

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관계형 데이터 모델 ***

데이터를 원자 값으로 가는 이차원의 테이블로 표현되는데 이를 릴레이션이라고 한다

릴레이션은 논리적 구조이므로 다양한 정렬 기준을 통하여 표현이 가능하다

릴레이션의 열은 속성이라고 하고, 행은 튜플이라고 한다.

- ER -> 관계형 데이터 모델(Mapping Rule)

- 식별자 -> 기본키

- 속성 -> 컬럼

- 관계 -> 외래키

 

키의 개념 및 종류

-키란?

데이터베이스에서 조건에 만족하는 튜플을 찾거나 순서대로 정렬할 때 기준이 되는 속성

-종류

슈퍼키 : 한 릴레이션 내에 있는 속성들의 집합으로 구성된 키를 의미한다. [ 유일성 O, 최소성 X ]

후보키 : 릴레이션을 구성하는 속성들 중에서 튜플을 유일하게 식별하기 위해 사용되는 속성 [ 유일, 최소 O ]

기본키 : 후보키 중에서 특별히 선정된 키로 중복된 값을 가질 수 없다. [ NULL /중복 X , 유일/최소 O ]

대체키 : 후보키 중에서 선정된 기본키를 제외한 나머지 후보키

외래키 : 다른 릴레이션의 기본키를 참조하는 속성으로, 릴레이션간 관계를 표현할 때 사용된다.

 

무결성

데이터베이스에 저장된 값과 그것이 표현하는 현실세계의 실제 값이 일치하는 정확성을 의미

 

-종류

개체 무결성 : 기본 테이블의 기본키를 구성하는 어떤 속성도 NULL 값이나 중복값 X

도메인 무결성 : 주어진 속성 값이 정의된 도메인에 속한 값이어야 한다.

참조 무결성 :외래키 값은 NULL이거나 참조 릴레이션의 기본키 값과 동일해야한다.

사용자 정의 무결성 : 사용자가 정의한 제약조건에 만족해야한다.

NULL 무결성 : 릴레션의 특정 속성 값이 NULL이 될 수 없도록한다.

고유 무결성 : 특정 속성에 대해 각 튜플이 갖는 속성 값들이 서로 달라야 한다는 규정

키 무결성 : 하나의 릴레이션에는 적어도 하나의 키가존재해야 한다는 규정

관계 무결성 : 릴레이션에 어느 한 튜플의 삽입 가능 여부 또는한 릴레이션과 다른 릴레이션의 튜플들 사이의 관계에 대한 적절성 여부를 지정한 규정

 

- 트랜잭션

인가받지 않은 사용자로부터 데이터를 보장하기 위해 dbms가 가져야하는 특징이자 하나의 논리적 기능을 정상적으로 수행하기 위한 작업의 기본적인 단위

-특성

원자성 : 전체가 성공 또는 실패

일관성 : 트랜잭션이 성공 후 항상 일관된 데이터 베이스 상태를 보존해야한다.

격리성 : 트랜잭션 실행 중 생성하는 연산의 중간 결과가 다른 트랜잭션이 접근 불가

영속성 : 성공이 완료된 트랙잭션의 결과는 영속적으로 데이터 베이스에 저장

 

-상태

활동 : 초기 상태, 트랜잭션이 실행 중일때 가지는 상태

부분 완료 : 마지막 명령문이 실행된 후에 가지는 상태

완료 : 트랜잭션이 성공적으로 완료된 후 가지는 상태

실패 : 정상적인 실행이 더 이상 진행될 수 없을 때 가지는 상태

철회 : 트랜잭션이 취소되고, 데이터베이스가 트랜잭션 시작 전 상태로 환원된 상태

 

-제어

커밋 : 트랜잭션 확정

롤백 : 취소

체크포인트 : 저장시기

 

- 빅데이터

주어진 비용, 시간 내에 처리 가능한 데이터 범위를 넘어서는 수십 페타바이트 크기의 버정형 데이터

-특성

데이터의 양

데이터의 다양성 : 정형, 비정형, 반정형의 다양한 데이터

데이터의 속도 : 빠르게 증가하고, 수집되며 처리되는 데이터

 

- 주요 기술

빅데이터 분석 : 데이터의 가공과 분류, 코디네이션, 클러스터링, 패턴 분석을 처리하는 기술

빅데이터 실시간 처리 : 하둡 기반의 실시간 SQL 절의 처리와 요청된 작업을 최적화하기 위한 워크플로우 관리

분산 코디네이션 : 분산 환경에서 서버들간에 상호조정이 필요한 다양한 서비스를 분산 미 동싳

분석 및 시각화 : 빅데이터 분석 기술을 통해 분석된 데이터의 의미와 가치를 시각적으로 표현

 

- NoSQL

-특성

Basically Available : 언제든지 데이터는 접근할 수 있어야 하는 속성

Soft-state : 내부에서 결정되있는 규칙이 없음

Eventually Consitency : 일정시간이 지나면 데이터의 일관성이 유지되는 속성

 

- 데이터 마이닝

데이터 안에서 체계적이고 자동적으로 통계적 규칙이나 패턴을 찾아내는 기술이다.

- 주요기법

분류 규칙 : 과거 데이터로부터의 특성을 찾아내어, 분류 모형을 만들어 이를 토대로 새로운 레코드의 결과 값을 예측하는 기법

연관 규칙 : 데이터 안에 존재하는 항목들 간의 종속관계를 찾아내는 기법

연속 규칙 : 연관 규칙에 시간 관련된 정보가 포함된 형태의 기법

데이터 군집화 : 대상 레코들을 유사한 특성을 지닌 몇 개의 소그룹을 분류하는 작업

 

 

3. 네트워크

-종류

LAN : 회사,학교,연구소등에서 비교적 가까운 거리에 잇는 컴퓨터, 프린트, 저장장치 같은 자원을 연결

주로 자원 공유를 목적으로 하며, 버스형이나 링형 구조를 주로 사용한다.

WAN : 국가와 국가 혹은 대륙등과 같이 멀리 떨어진 사이트를 연결

 

-IP 주소

인터넷에 연결된 모든 컴퓨터 자원을 구분하기 위한 고유한 주소이다.

숫자로 8비트씩 4부분, 총 32비트로 구성되어있다.

- 클래스

A클래스 : 국가나 대형 통신망에 사용 ( 0 -127 )

B클래스 : 중대형 통신망에 사용 ( 128 - 191 )

C클래스 : 소규모 통신망에 사용 ( 192 - 223 )

D클래스 : 멀티 캐스팅용으로 사용

E클래스 : 실험적 주소이며 공유되지 않는다.

 

-IPv6

현재 사용하고 있는 IPv4의 주소 부족 문제를 해결하기 위해 개발

-장점

전송 속도가 빠르고 ,호환성이 높다.

인증,기밀,무결성의 지원으로 보안성이 높다

멀티미디어 기능을 제공한다.

-구성

16*8 , 즉 128비트로 구성되어있다.

 

-특징

IP주소의 확장

이동성 : 네트워크의 물리적 위치에 제한받지 X

단순헤더적용 : 패킷 처리를 신속하게 할 수 있도록 고정 크기의 단순 헤더를 사용

실시간패킷 추적 가능 : 흐름 레이블을 이용하여 실시간 추적 가능

인증 및 보안기능 : 무결성 및 비밀 보장 기능을 IP 프로토콜 체계에 반영

개선된 QoS지원 : 흐름 레이블 개념을 도입

 

- 주소 체계

유니캐스트 : 단일 송신자와 수신자간의 통신

멀티캐스트 : 단일 송신자와 다중 수신자 간의 통신

애니캐스트 : 단일 송신자와 거리적으로 가까운 단일 수신자의 간의 통신

- 도메인 네임

IP주소를 사람이 이해하기 쉬운 문자 형태로 표현

DNS를 통해 IP주소를 도메인으로 변경

 

 

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OSI 7계층

다른 시스템간의 원활한 통신을 위해 ISO 에서제안한 통신 규약

 

- 데이터 단위

물리계층 : 비트

데이터 링크 계층 : 프레임

네트워크 계층 : 패킷

전송계층 : 세그먼트

세션, 표현, 응용 계층 : 메세지

 

- 계층 별 특징 및 장치

물리계층

전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계, 전기, 기능, 절차적 특성에 대한 규칙을 정의

관련 장비 : 리피터 & 허브

데이터 링크 계층

두 개의 인접한 개방 시스템 들간의 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 한다.

속도 차이를 해결하기 위해 흐름 제어 기능을 제공하고, 오류 검출과 회복을 위한 오류 제어 기능을 제공

관련 장비 : 랜카드, 브리지, 스위치

네트워크 계층

네트워크 연결을 관리하는 기능과 데이터의 교환 및 중계 기능을 한다.

경로 설정, 데이터 교환 및 중계, 트래픽 제어 등의 역할을 한다.

관련 장비 : 라우터

전송 계층

논리적 안정과 균일한 데이터 전송 서비스를 제공함으로써, 종단 시스템 간에 투명한 데이터 전송을 가능케함

상위, 하위 3계층 사이의 인터페이스 역할을 한다.

주소 설정, 다중화, 오류& 흐름 제어 역할을 한다.

관려 장비 : 게이트 웨이

세션 계층

송&수신 측간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당

대화 동기를 위해, 전송하는 정보의 일정한 부분에 체크점을 두어 정보의 수신 상태를 체크

체크점은 오류가 있는 데이터 회복을 위해 사용한다.

표현 계층

응용 계층으로 받은 데이터를 세션 계층으로 보내기 전에 통신에 적당한 형태로 변환하고, 세션 계층에서

받은 데이터는 응용 계층에 맞게 데이터를 변환해준다.

코드변환, 데이터 암호화, 데이터 압축, 구문 검색등의 역할을 수행

 

응용 계층

사용자가 OSI환경에 접근 할 수 있도록 서비스를 제공한다

정보교환, 전자 사서함, 파일전송 등의 역할을 제공

 

- 네트워크 관련 장비

네트워크 인터페이스 카드(NIC)

컴퓨터와 컴퓨터를 연결하는 장치로, 정보 전송 시 정보가 케이브 통해 전송 될 수 있도록 정보 형태를 변경

허브

가까운 컴퓨터들을 연결하는 장치로, 각 회선을 통합적으로 관리하며 신호 증폭의 기능을 하는 리피터 역할

도 수행한다.

리피터

전송되는 신호가 전송 선로의 특성 및 외부 충격으로 인해 왜곡되거나 약해질 경우 원래의 신호로 재생

브리지

LAN과 LAN, LAN 안에 있는 그룹을 연결하는 기능을 수행한다.

트래픽 병목 현상을 줄일 수 있고, 네트워크를 분산적으로 구성하여 보안성을 높을 수 있다.

스위치

LAN과 LAN을 연결하여 더큰 LAN을 만든다.

하드웨어를 기반으로 하여 처리 속도가 빠르다.

라우터

LAN과 LAN의 연결기능에 데이터 전송의 최적경로를 선택하는 기능까지 추가.

게이트웨이

프로토콜 구조가 다른 네트워크의 연결을 수행

 

 

- TCP/IP

TCP

전송 계층에 위치하면서, 근거리 통신망이나 인트라넷, 인터넷에 연결된 컴퓨터에서 실행되는 일련의 옥텟을 "안정적으로, 순서대로, 에러없이" 교환할 수 있게 해주는 프로토콜이다.

 

-특징

신뢰성보장 : 패킷 손실, 중복, 순서 바뀜등이 없도록 보장

연결 지향적 특징 : 연결성 회선을 통하여 서로 통신

흐름 제어 : 송신 및 수신 속도를 일치시킴

혼잡 제어 : 혼잡하다고 판단될 때는 혼잡제어 기법을 사용하여 송신율 감소.

 

- 헤더구조

 

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Source/Destination Port [16] : 양쪽 호스트 내 종단 프로세스 식별

Sequence Number [32] : 바이트 단위로 구분되어, 순서화하는 번호 / 흐름 제어 및 신뢰성 제공

Ack Number : 확인 및 승인번호 / 수신하기를 기대하는 다음 바이트 번호

HLEN : TCP 헤더 길이를 4바이트 단위로 표시

Checksum [16] : 헤더 및 데이터의 에러를 확인 하기위해 사용

 

 

UDP

비연결성, 신뢰성이 없으며, 순서화 되지 않은 데이터그램 서비스를 제공하는 프로토콜

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SourceProt Number[16] : 송신 포트번호를 사용해서 상위 단계 프로그램 식별

Destination Number[16] : 수신 포트번호 / 선택항목, 사용하게 되면 응답받게 될 포트 표시함

UDP LENGTH : 바이트 단위의길이

UDP checksum : 쳌섬값이 0이면, 체크 섬 계산 안함

 

* 프로토콜 3요소 : 구문, 의미, 시간

 

 

- 데이터 교환 방식

회선교환방식(=서킷)

물리적으로 접속 시키는 방식으로, 접속에는 긴 시간이 걸리나 전송 지연이 거의 없다.

수신측이 준비되어있지 않으면 데이터 전송이 불가능하다..

 

패킷교환방식

일정한 길이의 패킷으로 잘라서 전송하는 방식

- X.25

통신을 원하는 두 단말장치가 패킷 교환망을 통해 패킷을 원활히 전달하기 위한 프로토콜

고정된 대역폭, 패킷 사용, 송수신 신뢰성, 성능저하

- ATM ( Asynchronous Transfer Mode )

광대역 전송에 사용

동기화를 맞추지 않아 데이터가 없는 사용자의 슬롯을 다른 사용자가 사용해서 효율 증가

하나의 패킷을 보내 연결을 설정 후 실 데이터 전송이 이루어진다

 

라우팅

송&수신측간의 전송 경로 중에서 최적 패킷 교환 경로를 결정하는 기능

라우팅은 경로 제어표를 참조해서 이루어지며 대표적인 프로토콜은 RIP, IGRP, OSPF, BGP가 있다.

-RIP : 현재 널리 사용되는 라우팅 프로토콜로써, AS내에서 효율적인 방법

-IGRP : RIP의 단점을 보완하기 위해서 만들어진 것으로, 네트워크 상태를 고려하여 라우팅하고 중규모

-OSPF : 대규모 네트워크에서 사용되고, 라우팅 정보에 변화가 생길 경우 변환된 정보만 라우터에게 알림

-BGP : AS 간의 라우팅 프로토콜.

라우팅 알고리즘

거리 벡터 알고리즘 : 인접해 있는 라우터 간의 거리 방향에 대한 정보를 이용해 최적의 경로 탐색 [ RIP, IGRP ]

링크 상태 알고리즘 : 라우터와 러우터 간의 모든 경로를미리 파악하여 대체 경로 설정 [ OSPF, BGP ]