11장 응용 SW 기초 기술 활용

UNIX

• AT&T 벨 연구소, MIT, General Electric이 공동 개발한 운영체제
  • 대부분 C언어로 작성

 

페이지 교체 알고리즘

• 페이지 부재 발생 시 어떤 페이지 프레임을 선택하여 교체할 것인지를 결정하는 기법
  • 종류: OPT, FIFO, LRU, LFU, NUR, SCR 등
• FIFO (First In First Out): 가장 먼저 들어와 오래 있던 페이지 교체
• LRU (Least Recently Used): 최근에 가장 오랫동안 사용하지 않은 페이지 교체
• LFU (Least Frequently Used): 사용 빈도가 가장 적은 페이지 교체

 

CPU 할당 기법

• SJF (Shortest Job First): 준비 상태 큐에서 기다리고 있는 프로세스들 중 실행 시간이 가장 짧은 프로세스에게 CPU 할당
• HRN (Highest Response-ration Next): 대기 시간과 서비스 시간을 이용하는 기법
  • 우선순위 계산식 = (대기 시간 + 서비스 시간) / 서비스 시간
• RR (Round Robin): 각 프로세스를 시간 할당량 동안만 실행한 후 완료되지 않더라도 다음 프로세스에게 CPU 넘김
• SRT (Shortest Remaining Time): 현재 실행중인 프로세스의 남은 시간과 준비상태 큐에 새로 도착한 프로세스의 실행 시간을 비교해 가장 짧은 실행 시간 요구하는 프로세스에게 CPU 할당

 

UNIX / LINUX 기본 명령어

• cat: 파일 내용 표시
• cd: 디렉토리의 위치 변경
• chown: 파일 소유자와 그룹 변경
• cp: 파일 복사
• rm: 파일 삭제
• find: 파일 탐색
• kill: PID(프로세스 고유 번호)를 이용해 프로세스 종료
• fork: 새로운 프로세스 생성
• ls: 현재 디렉토리의 파일 목록 표시
• uname: 시스템의 이름과 버전, 네트워크 호스트명 등의 시스템 정보 표시
• mv: 파일 이동
• ps: 현재 실행중인 프로세스 표시
• pwd: 현재 작업중인 디렉토리 경로 표시
• who: 현재 시스템에 접속해있는 사용자 표시

 

chmod

• 파일의 보호 모드 설정하여 파일의 사용 허가 지정하는 UNIX 명령어
• 10자리로 표현
  • 1번째 자리는 디렉토리 (d) or 파일 (-)
  • 2~4번째 자리는 소유자 (Owner) 권한
  • 5~7번째 자리는 그룹 (Group) 권한
  • 8~10번째 자리는 기타 사용자 (Other) 권한
• 각 자리는 r(읽기), w(쓰기), x(실행), -(권한없음)으로 표시

 

IP 주소

• 인터넷에 연결된 모든 컴퓨터 자원 구분하기 위한 고유한 주소
  • IPv4: 8비트씩 4부분, 총 32비트로 구성
  • IPv6: 16비트씩 8부분, 총 128비트로 구성

 

서브네팅 ★

• ex) 192.168.1.0/24 네트워크를 FLSM 방식을 이용해 3개의 Subnet으로 나누어라.
  • 192.168.1.0/24 네트워크의 서브넷 마스크는 1의 개수가 24개, 즉 C 클래스에 속하는 네트워크
    • 255 255 255 0➡️ 11111111 11111111 11111111 00000000
  • 서브넷 마스크를 Subnet으로 나눌 때는 서브넷 마스크가 0인 부분, 즉 마지막 8비트를 이용
  • Subnet으로 나눌 때 "3개의 Subnet으로 나눈다"는 것처럼 네트워크가 기준일 때는 왼쪽을 기준으로 나눌 네트워크 수에 필요한 비트를 할당하고 나머지 비트로 호스트를 구성
  • 3개의 Subnet으로 구성하라했으니 8비트 중 3을 표현하는데 필요한 2비트를 제외하고 나머지 6비트를 호스트로 구성
    • 255 255 255 192 ➡️ 11111111 11111111 11111111 00(네트워크ID)000000(호스트ID)
  • 호스트 ID가 6Bit로 설정되었고, 문제에서 FLSM(Fixed Length Subnet Mask), 즉 고정된 크기로 주소를 할당하라고 했으므로 3개의 네트워크에 64개(2**6 = 64)씩 고정된 크기로 할당하면 다음과 같음

네트워크 (ID)	호스트 수	IP 주소 범위
1 (00)	64	192.168.1.0(00000000) ~ 63(00111111)
2 (01)	64	192.168.1.64(01000000) ~ 127(01111111)
3 (10)	64	192.168.1.128(10000000) ~ 191(10111111)

 

OSI 참조 모델

• 물리 (Physical) 계층: 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성에 대한 규칙 정의
• 데이터 링크 계층: 두 개의 인접한 개방 시스템들 간에 신뢰성있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 시스템 간 연결 설정과 유지 및 종료를 담당
• 네트워크 계층: 개방 시스템들 간의 네트워크 연결을 관리하는 기능과 데이터의 교환 및 중계 기능을 담당
• 전송 (Transport) 계층: 논리적 안정과 균일할 데이터 전송 서비스를 제공함으로써 종단 시스템 간에 투명한 데이터 전송을 가능하게 함
• 세션 계층: 송.수신 측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당
• 표현 (Presentation) 계층: 서로 다른 데이터 표현 형태를 갖는 시스템 간의 상호 접속을 위해 필요한 계층
  • 코드 변환, 데이터 암호화, 데이터 압축, 구문 검색 등의 기능 수행
• 응용 (Application) 계층: 사용자(응용 프로그램)가 OSI 환경에 접근할 수 있도록 서비스 제공

 

패킷 교환 방식

• 메시지를 일정한 길이의 패킷으로 잘라서 전송하는 방식
  • 가상 회선 방식: 설정된 경로를 따라 패킷들을 순서적으로 운반하는 방식
  • 데이터그램 방식: 순서에 상관없이 독립적으로 운반하는 방식

 

프로토콜

• 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터를 주고받을 수 있도록하는 표준 프로토콜
• TCP/IP
  • TCP (Transmission Control Protocol): 가상 회선 방식을 기반으로 하는 양방향 연결 서비스 제공
    • 전송 계층에 해당
  • IP (Internet Protocol): 데이터그램 방식을 기반으로 하는 비연결형 서비스 제공
    • 네트워크 계층에 해당

• UDP (User Datagram Protocol): 데이터 전송 전에 연결을 설정하지 않는 비연결형 서비스 제공
• L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol): PPTP와 L2F의 기술적 장점들을 결합하여 만들어진 터널링 프로토콜
  • 데이터 링크 계층에 해당
• ICMP (Internet Control Message Protocol): IP와 조합하여 통신중에 발생하는 제어 메시지를 관리
• ARP/RARP
  • ARP (Address Resolution Protocol): 호스트 IP 주소를 호스트와 연결된 네트워크 접속 장치의 물리적(MAC) 주소로 변환
  • RARP (Reverse): 물리적 주소를 IP 주소로 변환

 

네트워크 관련 신기술

• 메시 네트워크: 차세대 이동통신, 홈네트워킹, 공공 안전 등 특수 목적을 위한 새로운 방식의 네트워크 기술
  • 대규모 디바이스의 네트워크 생성에 최적화
• 피코넷: 여러 개의 독립된 통신장치가 블루투스 기술이나 UWB 통신 기술을 사용해 통신망 형성하는 무선 네트워크 기술
• 애드 혹 네트워크: 재난 현장과 같이 별도의 고정된 유선망 구축할 수 없는 장소에서 모바일 호스트 망을 이용해 구성
• 파장 분활 다중화 (WDM): 광섬유를 이용한 통신기술
• 소프트웨어 정의 데이터센터(SDDS): 데이터 센터의 모든 자원을 가상화하여 인력의 개입없이 소프트웨어 조작만으로 관리 및 제어
• 개방형 링크드 데이터 (LOD): 누구나 사용가능하도록 웹상에 공개한 연계 데이터
• IoT (사물 인터넷): 실세계와 가상 세계의 다양한 사물들을 인터넷으로 서로 연결해 진보된 서비스 제공
• 클라우드 컴퓨팅: 각종 컴퓨팅 자원을 중앙 컴퓨터에 두고 인터넷 기능을 갖는 단말기로 언제 어디서나 인터넷을 통해 컴퓨터 작업을 수행할 수 있는 가상화된 환경
• USN (Ubiquitous Sensor Network): 각종 센서로 수집한 정보를 무선으로 수집 가능
• SSO (Single Sign On): 한 번의 로그인으로 개인이 가입한 모든 사이트를 이용 가능

 

NAT (Network Address Translation)

• 한 개의 정식 IP 주소에 대량의 가상 사설 IP 주소를 할당 및 연결하는 기능

 

IGP (Interior Gateway Protocol, 내부 게이트웨이 프로토콜)

• 하나의 자율 시스템(AS) 내의 라우팅에 사용
• RIP (Routing Information Protocol): 최단 경로 탐색에 벨만-포드 알고리즘 사용
  • 거리 벡터 라우팅 프로토콜이라고도 불림
• OSPF (Open Shortest Path First Protocol): 최단 경로 탐색에 다익스트라 알고리즘 사용
  • RIP의 단점 해결

 

EGP/BGP

• EGP (Exterior Gateway Protocol): 자율 시스템(AS) 간의 라우팅, 즉 게이트웨이 간의 라우팅에 사용
• BGP (Border Gateway Protocol): 자율 시스템 간의 라우팅 프로토콜
  • EGP의 단점 보완

 

SW 관련 신기술

• 블록체인: Peer-to-Peer 네트워크를 이용하여 온라인 금융 거래 정보를 온라인 네트워크 참여자의 디지털 장비에 분산 저장
• 매시업: 다수의 정보원이 제공하는 콘텐츠를 조합하여 하나의 서비스로 제공하는 웹 사이트 또는 애플리케이션을 의미
• 서비스 지향 아키텍처 (SDA): 기업의 소프트웨어 인프라인 정보시스템을 공유와 재사용이 가능한 서비스 단위나 컴포넌트 중심으로 구축하는 정보기술 아키텍처
• 디지털 트윈: 현실속의 사물을 소프트웨어로 가상화한 모델
• 그레이웨어: 애드웨어, 트랙웨어, 기타 악성 코드나 악성 공유웨어
• 양자 암호키 분해 (QKD): 양자 통신을 위해 비밀키를 분배하여 관리하는 기술
• 서비스형 소프트웨어 (SaaS): 소프트웨어의 여러 기능 중 사용자가 필요로 하는 서비스만 이용할 수 있도록 한 소프트웨어
• 시맨틱 웹: 컴퓨터가 사람을 대신해 정보를 읽고 이해하고 가공하여 새로운 정보를 만들어 낼 수 있도록 이해하기 쉬운 의미를 가진 차세대 지능형 웹
• 리치 인터넷 애플리케이션 (RIA): 플래시 애니메이션 기술과 웹 서버 애플리케이션 기술을 통합하여 기존 HTML보다 역동적이고 인터랙티브한 웹 페이지를 제공하는 신개녀의 플래시 웹 페이지 제작 기술

 

HW 관련 신기술

• 앤 스크린: N개의 서로 다른 단말기에서 동일한 콘텐츠를 자유롭게 이용할 수 있는 서비스
• 신 클라이언트 PC: 하드디스크나 주변장치 없이 기본적인 메모리만 갖추고 서버와 네트워크로 운용되는 개인용 컴퓨터
• 엠디스크: 한 번의 기록만으로 자료를 영구 보관할수 있는 광 저장장치
• 멤스: 초정밀 반도체 제조 기술을 바탕으로 센서, 액추에이터 등 기계 구조를 다양한 기술로 미세 가공하여 전기기계적 동작을 할 수 있도록 한 초미세 장치
• 멤리스터: 전류의 방향과 양 등 기존의 경험을 모두 기억하는 특별한 소자
  • 메모리와 레지스터의 합성어
• 트러스트존 기술: 하나의 프로세서 내에 일반 구역과 보안 구역을 분할하여 관리하는 하드웨어 기반의 보안 기술

 

DB 관련 신기술

• 하둡: 오픈 소스를 기반으로 한 분산 컴퓨팅 플랫폼
• 맵리듀스: 대용량 데이터를 분산 처리하기 위한 목적으로 개발된 프로그래밍 모델
• 데이터 마이닝: 대량의 데이터 분석하여 데이터에 내재된 변수 사이의 상호관계를 규명하여 일정한 패턴을 찾아내는 기법
• 타조: 하둡 기반의 분산 데이터 웨어하우스 프로젝트
• OLAP (Online Analytical Processing): 다차원으로 이루어진 데이터로부터 통계적인 요약 정보를 분석해 의사결정에 활용
• 브로드 데이터: 다양한 채널에서 소비자와 상호 작용을 통해 생성된 것으로, 이전에 사용하지 않거나 몰랐던 데이터나 기존 데이터에 새로운 가치가 더해진 데이터

 

RAID (Redundant Array of Independent Disk)

• 2개 이상의 하드디스크로 디스크 배열을 구성하고, 파일을 구성하는 데이터 블록들을 서로 다른 디스크에 분산 저장하거나 다중화하는 저장 기술
• RAID 0: 디스크 병렬로 연결
• RAID 1: 같은 데이터를 다른 디스크에 동일하게 복사
• RAID 2~4: 하나의 디스크에 오류 정정 부호를 저장
  • RAID 2: 비트 단위
  • RAID 3: 바이트 단위
  • RAID 4: 워드 단위
• RAID 5: 오류 정정 부호를 블록 단위로 여러 디스크에 분산 저장
• RAID 6: RAID 5와 원리는 같으나 오류 정정 부호를 2개 저장

 

REDO / UNDO

• REDO: 데이터베이스가 비정상적 종료되었을 때, 로그를 분석하여 트랜잭션의 시작(start)과 완료(commit)에 대한 기록이 있는 트랜잭션들의 작업을 재작업
  • 즉, 로그를 이용해 해당 데이터 항목에 대해 이전 값을 이후 값으로 변경
• UNDO: 데이터베이스가 비정상적 종료되었을 때, 로그를 분석하여 트랜잭션의 시작(start)에 대한 기록은 있지만 완료(commit) 기록은 없는 트랜잭션들이 작업한 변경 내용들을 모두 취소
  • 즉, 로그를 이용해 해당 데이터 항목에 대해 이후 값을 이전 값으로 변경

 

즉각 갱신 기법 (Immediate Update)

• 트랜잭션이 데이터 갱신하면 트랜잭션이 부분 완료되기 전이라도 즉시 실제 데이터베이스에 반영

 

로킹

• 트랜잭션들이 어떤 로킹 단위를 액세스하기 전에 Lock을 요청하고 허락되어야만 그 로킹 단위를 액세스할 수 있도록 함

 

교착 상태 (Dead Lock)

• 서로 다른 프로세스가 점유하고 있는 자원을 요구하면 무한정 기다리는 현상
• 교착상태 발생의 필요 충분 조건
  • 상호 배제 (Mutual Exclusion): 한 번에 한 개의 프로세스만이 공유 자원을 사용 가능해야 함 
  • 점유와 대기 (Hold and Wait): 최소한 하나의 자원 점유하고 있으면서 다른 프로세스에 할당되어 있는 자원 추가로 점유하기 위해 대기하는 프로세스 있어야 함
  • 비선점 (Non-preemption): 다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날때까지 강제로 빼았을 수 없어야 함
  • 환형 대기 (Circulart Wait): 공유 자원과 공유 자원을 사용하기 위해 대기하는 프로세스들이 원형으로 구성되어있어 자신에게 할당된 자원을 점유하면서 앞이나 뒤에 있는 프로세스의 자원을 요구해야 함
• 교착상태 해결 방법
  • 예방 기법 (Prevention): 사전에 시스템을 제어
    • 네 가지 조건 중 하나를 제거
  • 회피 기법 (Avoidance): 적절히 피해 나가는 방법
    • 주로 은행원 알고리즘 사용
  • 발견 기법 (Detection): 교착상태에 있는 프로세스와 자원을 발견
  • 회복 기법 (Recovery): 교착상태 일으킨 프로세스 종료하거나 교착상태의 프로세스에 할당된 자원을 선점하여 회복