AP 과목 A 16: 네트워크 계층, TCP/UDP와 포트
응용정보기술자시험 과목 A에 필요한 OSI 7계층과 TCP/IP 4계층, 접속 장비와 MAC·IP·포트의 역할, 캡슐화, TCP와 UDP의 차이, 대표 포트를 HTTPS 접속 추적 예제와 오리지널 연습 문제 5문항으로 익힙니다.
AP 과목 A 제16편 · 2026년도·실라버스 Ver.7.2 기준의 독립 학습 자료입니다. IPA와 제휴하지 않으며 합격을 보장하지 않습니다. 시리즈 허브 보기
2026년 시험 기준 · 개정/출처 확인 2026-10-21 · 주 언어: 한국어
학습 인덱스
- 공식 범위와 3개 식별자 2. OSI와 TCP/IP 3. 장비와 캡슐화 4. TCP/UDP 5. 포트와 통신 추적 6. 문제 7. 복습
1. 공식 범위와 용어
IPA Ver.7.2의 대분류 3 기술요소 > 중분류 10 네트워크 중 PDF 47–49쪽(인쇄 바닥글 43–45쪽)에 대응한다. OSI 7계층, 접속 장비, TCP/IP 계층 역할, 대표 포트, ARP/IP/TCP/UDP가 현재 범위다. 상세 CIDR·서브넷 계산과 라우팅은 AP17, DNS·HTTP·TLS·QUIC 내부 동작은 후속 편으로 미룬다.
| KO | JA | EN | 핵심 역할 |
|---|---|---|---|
| 물리 계층 | 物理層 | physical layer | 비트와 신호 |
| 데이터 링크 계층 | データリンク層 | data-link layer | 한 링크의 프레임·MAC |
| 네트워크 계층 | ネットワーク層 | network layer | IP와 라우팅 |
| 전송 계층 | トランスポート層 | transport layer | TCP/UDP와 포트 |
| 캡슐화 | カプセル化 | encapsulation | 상위 데이터를 하위 PDU에 넣음 |
| 흐름/혼잡 제어 | フロー/輻輳制御 | flow/congestion control | 수신자/네트워크 보호 |
- MAC 주소: 현재 로컬 링크에서 다음 홉 인터페이스를 찾는다.
- IP 주소: 라우팅되는 호스트의 인터페이스/끝점을 식별한다.
- 포트: 한 호스트 안의 전송·응용 끝점을 구분한다.
- 프로토콜 식별자: IP 헤더 등이 상위 프로토콜(TCP/UDP 등)을 구분한다. 포트와 다르다.
- ARP: IPv4의 로컬 링크에서 다음 홉 IP에 대응하는 MAC을 알아내는 역할이다(상세 절차는 범위 밖).
2. OSI 7계층과 실무 TCP/IP 4계층
| OSI | 역할 | 실무 TCP/IP 4계층(학습용 대응) | 예 |
|---|---|---|---|
| 7 응용 | 사용자 서비스 | 응용 | HTTP, DNS |
| 6 표현 | 형식·부호화 | 응용 | 인코딩 |
| 5 세션 | 대화 관리 | 응용 | 세션 |
| 4 전송 | 끝점 간 전송 | 전송 | TCP, UDP |
| 3 네트워크 | 논리 주소·경로 | 인터넷 | IP |
| 2 데이터 링크 | 링크 프레임 | 네트워크 접근 | Ethernet, MAC |
| 1 물리 | 비트·매체 | 네트워크 접근 | 케이블·전파 |
이 표는 학습을 위한 실용적 근사이며 두 모델의 정확한 일대일 표준 등가 관계가 아니다. 각 계층은 아래 계층의 서비스를 이용하고 위 계층에 서비스를 제공한다.
3. 장비, 캡슐화와 홉
| 장비 | 전형적 계층 | 판단 기준 |
|---|---|---|
| 리피터/허브 | L1 | 신호/비트를 재생·전달 |
| 브리지/L2 스위치 | L2 | MAC 주소로 프레임 전달 |
| 라우터/L3 스위치 | L3 | 목적지 IP와 라우팅 표로 다음 홉 선택 |
| 게이트웨이 | 문맥 의존 | 기본 게이트웨이는 보통 L3 라우터, 프로토콜 변환 게이트웨이는 상위 계층일 수 있음 |
송신 시 PDU는 응용 데이터 → TCP 세그먼트 또는 UDP 데이터그램 → IP 패킷 → 링크 프레임 → 비트 순으로 캡슐화되고, 수신 시 역순으로 역캡슐화된다. 라우터가 Ethernet 계열 링크 사이를 전달할 때 링크 프레임과 다음 홉 MAC 주소는 홉마다 바뀌며 TTL(IPv4) 또는 Hop Limit(IPv6)은 감소한다. 종단 IP 주소는 보통 유지되지만 NAT는 예외다.
4. TCP와 UDP
| 관점 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 시작/형태 | SYN → SYN-ACK → ACK 연결 설정, 바이트 스트림 | 연결 없는 데이터그램, 메시지 경계 유지 |
| 기본 제공 | 순서번호, ACK, 체크섬 오류 검출, 재전송, 순서 복원 | 데이터그램 경계와 체크섬 필드(IPv4에서는 0이면 미사용, IPv6에서는 제한된 예외 외에는 필요) |
| 제공하지 않음 | 응용 메시지 경계 | 핸드셰이크, 전달·순서·재전송 보장, 흐름·혼잡 제어 |
TCP의 흐름 제어는 광고된 수신 윈도(receive window)로 느린 수신자를 보호한다. 혼잡 제어는 혼잡 윈도(cwnd), slow start, congestion avoidance와 손실 신호로 네트워크를 보호한다. 목적이 다르다. UDP 체크섬은 손상 검출용이지 전달·순서 보장은 아니다. UDP를 쓴다고 혼잡 책임이 사라지지 않는다. 필요한 신뢰성과 책임 있는 혼잡 동작은 응용/상위 프로토콜이 추가해야 한다.
5. 대표 포트와 양방향 추적
| 서비스 | 전송/포트 | 서비스 | 전송/포트 |
|---|---|---|---|
| FTP data/control | TCP 20/21 | SSH / Telnet | TCP 22 / 23 |
| SMTP / DNS | TCP 25 / TCP·UDP 53 | DHCP server/client | UDP 67/68 |
| HTTP / POP3 | TCP 80 / TCP 110 | NTP / IMAP | UDP 123 / TCP 143 |
| SNMP | UDP 161/162 | IANA https |
TCP 443 / UDP 443 |
이는 IANA의 서비스 등록/기본 관례다. 실제 응용의 신원이나 보안을 증명하지 않는다. 서버는 보통 등록 서비스 포트에서 기다리고 클라이언트는 임시(ephemeral) 출발지 포트를 고른다. IANA는 TCP/443과 UDP/443을 https로 등록한다. HTTP/3은 RFC 9114에 따라 QUIC 위에서 동작하며 UDP/443을 흔히 사용하지만, 포트만으로 해당 프로토콜임을 증명할 수 없다. 내부 동작은 후속 편에서 다룬다.
추적 가정: 클라이언트 192.0.2.10:51514는 IPv4 Ethernet LAN에 있고, 198.51.100.20:443은 로컬 서브넷 밖이며 라우팅 표가 설정된 기본 게이트웨이를 선택한다. 이 추적에서 설명하는 모든 라우팅 링크는 Ethernet 계열이라고 가정한다. 이 조건에서 TCP로 접속한다.
- 원격 네트워크이므로 클라이언트는 서버 MAC이 아니라 기본 게이트웨이 MAC을 ARP로 알아낸다.
- 스위치는 목적지 MAC으로 프레임을 게이트웨이 쪽으로 전달한다.
- 라우터는 프레임을 벗기고 목적지 IP로 경로를 고르며 TTL을 줄인 뒤, 다음 링크의 MAC으로 다시 캡슐화한다.
- 서버는 목적지 포트 443에서 TCP SYN을 받고 SYN-ACK를
443 → 51514로 돌려보낸다. 클라이언트 ACK로 3-way handshake가 끝난다. - 반환 패킷의 목적지 포트는 51514다. 각 홉의 L2 주소는 바뀌지만 NAT가 없다면 종단 IP와 포트 쌍은 유지된다.
6. 오리지널 문제 5개
Q1
IPv4 Ethernet에서 목적지가 로컬 서브넷 밖이고 기본 경로가 선택된 상황의 올바른 설명은? ア 허브는 IP 경로를 선택한다. イ 호스트는 기본 게이트웨이 MAC을 사용하고 라우터는 목적지 IP로 경로를 선택한다. ウ 포트는 링크의 다음 홉을 식별한다. エ 게이트웨이는 언제나 OSI L1 장비다.
정답: イ(2). ア 허브는 L1이다. イ가 MAC/IP/장비 역할을 정확히 연결한다. ウ 다음 홉은 MAC의 역할이다. エ 게이트웨이는 문맥 의존이다.
Q2
Ethernet 계열 링크 사이의 라우팅 홉에 대한 캡슐화 설명으로 옳은 것은? ア 종단 IP는 홉마다 반드시 바뀐다. イ TTL은 라우터마다 증가한다. ウ 라우터는 TTL을 줄이고 다음 링크용 L2 헤더/MAC으로 재캡슐화하며, NAT가 없으면 종단 IP는 보통 유지된다. エ 스위치는 TCP 목적지 포트로 인터넷 경로를 고른다.
정답: ウ(3). ア 일반적으로 유지된다. イ 감소한다. ウ가 정확하다. エ L2 스위치는 MAC으로 전달한다.
Q3
TCP 제어의 설명으로 옳은 것은? ア ACK만으로 체크섬은 불필요하다. イ receive window는 네트워크 혼잡만 보호한다. ウ cwnd는 느린 수신자의 버퍼 크기다. エ receive window는 수신자를, cwnd/slow start 등은 네트워크를 보호하며 순서번호·ACK·재전송이 신뢰성을 돕는다.
정답: エ(4). ア TCP는 체크섬도 쓴다. イ 수신자 보호다. ウ cwnd는 네트워크 혼잡 제어다. エ가 신뢰성·흐름·혼잡을 구분한다.
Q4
UDP 설명으로 옳은 것은? ア 메시지 경계가 있는 연결 없는 데이터그램이며, 필요한 신뢰성과 책임 있는 혼잡 동작은 상위 프로토콜이 추가한다. イ 3-way handshake와 순서 전달을 내장한다. ウ 바이트 스트림이라 메시지 경계가 없다. エ UDP 응용에는 혼잡 제어 책임이 없다.
정답: ア(1). ア가 정확하다. イ TCP 특성이다. ウ TCP 특성이다. エ 응용/프로토콜의 책임이 남는다.
Q5
클라이언트 :51514가 원격 TCP :443에 접속했다. 서버 응답의 전형적 목적지 포트는? ア 20 イ 51514 ウ 443 エ 68
정답: イ(2). ア FTP data다. イ 응답은 클라이언트 임시 포트로 간다. ウ는 서버 쪽 서비스 포트다. エ DHCP client 포트다.
정답 키: [2, 3, 4, 1, 2] = [イ, ウ, エ, ア, イ]
7. 퀵 시트·함정·셀프 체크·복습
- 퀵 시트:
MAC=현재 링크,IP=경로,port=호스트 내부 끝점;frame→packet→segment/datagram→data로 역캡슐화. - 함정: 포트 번호는 신원/암호화 증거가 아니다. UDP=빠름, TCP=항상 느림이라고 단정하지 않는다. 게이트웨이 계층은 문맥을 본다.
- 셀프 체크: 7계층을 순서대로 말하고, 흐름/혼잡 제어의 보호 대상을 구분하며, 추적에서 MAC·TTL·반환 포트를 설명할 수 있는가?
- 1일: 계층·장비·주소 표를 회상. 3일: 빈 종이에 PDU와 51514↔443 추적 재현. 7일: 문제를 다시 풀고 오답 이유까지 말하기.
공식 출처와 고지
모두 1차 공식 자료이며 2026-10-21 확인: IPA syllabus Ver.7.2, IETF RFC 1122, RFC 9293 TCP, RFC 5681 TCP congestion control, RFC 768 UDP, RFC 8200 IPv6, RFC 9114 HTTP/3, IANA port registry.
이 자료는 독자 제작 학습 자료이며 IPA/IETF/IANA와 제휴하지 않는다. 기출문제나 제3자 해설을 사용하지 않았고 합격을 보장하지 않는다.