데이터베이스와 네트워크

DBMS는 데이터를 일원 관리하고 여러 이용자와 프로그램의 동시 이용 제어, 정합성의 유지, 인증과 접근 권한의 관리를 담당하는 미들웨어이다. 문서 작성은 애플리케이션 소프트웨어, 경로 선택은 라우터, 이미지 압축은 이미지 처리 계열 소프트웨어의 역할로 DBMS의 설명이 아니다.

NoSQL은 관계 모델(RDB)에 의하지 않는 데이터베이스의 총칭으로, 키-밸류형이나 도큐먼트형 등 다양한 형식이 있으며 대량 데이터의 분산 처리에 알맞은 것이 많다. 관계 모델에 근거한 표 형식의 데이터베이스는 RDB의 설명이며, HDB는 계층형이라는 다른 분류이다. SQL 전용이라는 기술도 잘못이다.

개념 스키마는 데이터베이스 전체의 논리 구조를 정의하는 층이다. 외부 스키마는 이용자나 프로그램에서 보이는 뷰를, 내부 스키마는 기억장치상의 물리적 저장 방법을 정의한다. 물리 스키마라는 층은 3층 스키마 아키텍처의 용어에 없다. 3층으로 나눔으로써 데이터의 독립성이 높아진다.

E-R도는 실체(엔티티)와 그 속성, 실체 간의 관련(릴레이션십), 1대다 등의 대응 관계(카디널리티)를 나타내는 그림으로, 데이터베이스의 개념 설계에 쓰인다. 처리 절차를 나타내는 것은 순서도(플로차트), 기기 구성을 나타내는 것은 네트워크 구성도, 논리연산의 입출력을 나타내는 것은 진리표이다.

기본키는 표 안의 행을 일의적으로 식별하기 위한 열(또는 열의 조합)이며 값의 중복도 NULL도 허용되지 않는다. 따라서 중복이나 NULL을 인정하는 기술은 잘못이다. 다른 표의 기본키를 참조하는 것은 외래키의 역할로 기본키와 구별된다. 환자 테이블의 환자 ID가 기본키의 전형적인 예이다.

외래키는 다른 표의 기본키를 참조하는 열로, 참조 대상에 존재하지 않는 값을 가질 수 없다는 참조 무결성 제약에 의해 표 간의 정합성을 지킨다. 행을 일의적으로 식별하는 것은 기본키, 검색의 고속화는 인덱스, 값의 중복 금지는 유일성 제약의 역할로, 모두 외래키의 설명이 아니다.

정규화는 데이터의 중복을 배제하도록 표를 분할하여 갱신 시의 모순(불일치)을 막는 것이 목적이다. 표가 분할되는 만큼 조인이 필요해져 검색이 오히려 느려지는 경우도 있으므로 검색 속도의 향상이 목적이라는 기술은 잘못이다. 암호화나 백업 시간의 단축은 정규화와는 다른 기술이다.

제1정규형은 1개의 필드에 여러 값이 들어가는 반복 항목을 배제한 형태이다. 기본키의 일부에 대한 종속(부분 함수 종속)의 분리는 제2정규형, 기본키 이외의 열을 매개로 한 종속(이행적 함수 종속)의 분리는 제3정규형으로 만드는 조작이며, 색인의 부여는 정규화와 무관하다.

WHERE절의 조건 「나이 >= 65」를 충족하는 것은 사토(72)·다카하시(65)·다나카(80)의 3행이고, COUNT(*)는 조건을 충족하는 행 수를 반환하므로 결과는 3이다. 정확히 65세인 다카하시도 「>=」에 포함된다는 점에 주의한다. 2는 다카하시를 빠뜨리고 센 값, 4는 스즈키(45)를 잘못 포함한 값이다.

GROUP BY절은 진료과의 값별로 행을 묶기 때문에 결과는 진료과 종류의 수만큼의 행이 된다. 표에 포함된 진료과는 내과·외과·안과의 3종류이므로 결과는 3행(내과 3건, 외과 2건, 안과 1건)이다. 6은 GROUP BY를 하지 않은 경우의 원래 행 수로, 그룹화의 작용을 묻는 문제이다.

INNER JOIN은 조인 조건(환자 ID)이 일치하는 행의 조합만 반환한다. 처방 표의 3행은 모두 환자 표에 대응하는 행이 있으므로(P001이 1건, P003이 2건) 결과는 3행이다. 처방이 없는 스즈키(P002)는 결과에 나타나지 않는다. 2는 다카하시의 2건을 1건으로 센 값, 5는 단순한 행 수의 합계와 혼동한 값이다.

ORDER BY 나이 DESC는 나이의 내림차순(큰 순)으로 정렬하는 지정이므로 최고령인 다카하시(80)가 첫 행이 된다. 사토(72)는 2번째이다. 오름차순(ASC)과 혼동하면 최연소인 스즈키(45)를 골라 버린다. DESC가 내림차순, ASC가 오름차순이라는 지정의 의미를 확실히 외워 둔다.

선택(selection)은 조건을 충족하는 행을 꺼내는 관계 연산으로, SQL에서는 WHERE절이 대응한다. 사영(projection)은 특정 열을 꺼내는 조작(SELECT절의 열 지정), 조인은 여러 표를 공통의 열로 연결하는 조작(JOIN)이다. 합은 2개 표의 행을 합치는 집합 연산으로, 관계 연산의 행 압축과는 다르다.

원자성(불가분성)은 트랜잭션의 처리가 전부 실행되거나 전혀 실행되지 않거나 둘 중 하나가 되는 성질로, 도중까지의 어중간한 상태를 허용하지 않는다. 일관성은 정합성이 유지되는 것, 지속성은 완료된 결과가 소실되지 않는 것, 격리성은 다른 트랜잭션의 영향을 받지 않는 것이다.

데드락은 2개의 트랜잭션이 서로 상대가 확보한 자원의 락 해제를 기다리며 정지하는 상태로, 한쪽을 강제로 롤백하여 해소한다. 라이브락은 처리가 양보를 반복하며 진행되지 않는 상태, 롤포워드는 장애 복구의 처리, 체크포인트는 복구의 기점으로 모두 다르다.

롤백은 비정상 종료한 트랜잭션의 갱신을 로그의 갱신 전 정보를 사용해 취소하고 시작 전 상태로 되돌리는 처리이다. 커밋은 정상 종료 시 갱신을 확정하는 처리, 롤포워드는 매체 장애 시 백업과 로그로 장애 직전까지 갱신을 다시 하는 처리, 2단계 락은 배타 제어의 방식이다.

롤포워드는 백업 시점의 상태를 복원한 뒤 로그 파일에 기록된 갱신 후 정보를 순서대로 적용하여 장애 직전 상태까지 복구하는 처리이다. 롤백은 갱신을 취소하여 되돌리는 반대 방향의 처리, 커밋은 갱신의 확정, 데드락은 락을 서로 기다리는 상태로, 모두 매체 장애로부터의 복구 처리가 아니다.

ETL은 Extract(추출)·Transform(변환)·Load(저장)의 머리글자로, 업무시스템의 데이터를 분석용 DWH에 담는 일련의 처리이다. OLAP은 축적된 데이터를 다차원적으로 집계·분석하는 처리, 데이터 클렌징은 잘못이나 표기의 흔들림을 정리하는 처리, 대시보드는 BI 도구의 시각화 화면으로, 저장까지의 일련의 흐름을 가리키는 것은 ETL이다.

네트워크 계층은 IP 주소를 사용해 목적지까지의 경로 선택(라우팅)을 하는 계층으로, IP가 대표적인 프로토콜, 라우터가 대표적인 기기이다. 프레임의 전송은 제2계층 데이터링크 계층, 데이터 표현 형식의 변환은 제6계층 프레젠테이션 계층, 신호로의 변환은 제1계층 물리 계층의 역할이다.

TCP는 커넥션형의 트랜스포트 계층 프로토콜로, 도달 확인과 재전송 제어에 의해 신뢰성 높은 통신을 실현한다. UDP는 커넥션리스형으로 확인이나 재전송을 하지 않는 대신 가벼워 음성·영상 등의 리얼타임 통신에 알맞다. TCP가 물리 계층이라는 기술, UDP가 재전송 제어를 한다는 기술은 모두 잘못이다.

MAC 주소는 네트워크 인터페이스에 할당된 48비트의 물리 주소로, 이더넷이나 Wi-Fi에서 기기를 식별한다. DHCP가 할당하는 것은 IP 주소 등의 설정, 32비트의 논리 주소는 IPv4 주소, 도메인네임에서 구해지는 것도 IP 주소(DNS에 의한 이름 해석)로, 모두 MAC 주소의 설명이 아니다.

/26은 서브넷 마스크 255.255.255.192에 해당하며, 제4옥텟은 64 단위의 구획(0, 64, 128, 192)이 된다. 130은 128 이상 192 미만의 범위에 있으므로 네트워크 주소는 192.168.10.128이다. 130을 2진수로 하면 10000010이고, 상위 2비트를 남기고 호스트부 6비트를 0으로 하면 10000000＝128이 되는 것에서도 확인할 수 있다.

/28에서는 호스트부가 32−28＝4비트이므로 주소는 2의 4제곱＝16개 있다. 이 중 호스트부가 모두 0인 네트워크 주소와 모두 1인 브로드캐스트 주소는 할당할 수 없으므로 16−2＝14개를 호스트에 쓸 수 있다. 16은 2개를 빼는 것을 잊은 값, 30은 /27인 경우의 값이다.

마스크 255.255.255.224(/27)에서는 제4옥텟이 32 단위의 구획이 되며, 66은 64〜95의 범위(네트워크 주소 192.168.1.64)에 속한다. 70은 같은 64〜95의 범위에 있으므로 동일 서브넷이다. 60은 32〜63, 100은 96〜127, 130은 128〜159의 범위로, 모두 다른 서브넷에 속한다.

사설 주소는 10.0.0.0〜10.255.255.255, 172.16.0.0〜172.31.255.255, 192.168.0.0〜192.168.255.255의 3개 범위로, 192.168.100.1은 여기에 해당한다. 172.32.0.1은 172.31까지의 범위를 벗어나 있으므로 해당하지 않는다. 8.8.8.8과 203.0.113.10은 글로벌 측의 주소이다.

DNS는 도메인네임과 IP 주소의 대응(이름 해석)을 하는 구조로, 질의에는 DNS 서버가 응답한다. IP 주소의 자동 할당은 DHCP, 시각 동기화는 NTP, 메일의 전송은 SMTP의 역할로, 각각 다른 프로토콜이다. 역할의 대응 관계는 자주 출제되므로 확실히 구별한다.

DHCP는 단말이 접속했을 때 IP 주소·서브넷 마스크·디폴트 게이트웨이 등의 설정을 자동으로 배포하는 프로토콜이다. 이름 해석은 DNS, 경로 정보의 교환은 RIP나 OSPF 등의 라우팅 프로토콜, 도달성의 확인은 ICMP를 이용하는 ping의 역할이다.

HTTP의 Well Known Port는 80번이다. SMTP는 25번(110번은 POP3), DNS는 53번(25번은 SMTP), NTP는 123번(53번은 DNS)으로, 다른 선택지는 번호의 대응이 어긋나 있다. 주요 서비스의 포트 번호는 보안 설정에도 관련되므로 정확하게 외워 둔다.

SMTP는 전자메일의 송신과 메일 서버 간의 전송에 쓰이는 프로토콜이다. POP은 이용자가 메일 서버에서 자기 앞의 메일을 수신하기 위한 프로토콜로, 송신에는 쓰이지 않는다. HTTP는 웹페이지의 전송, NTP는 시각 동기화의 프로토콜로 메일의 전송과는 무관하다.

NTP는 네트워크상 기기의 시각을 기준 서버에 맞춰 동기화하는 프로토콜이다. 의료정보시스템에서는 진료기록과 로그의 시각의 신뢰성을 지키기 위해 각 서버·단말의 시각 동기화가 중요해진다. 웹페이지의 전송은 HTTP, 메일의 수신은 POP의 역할이며, 파일의 암호화를 하는 프로토콜도 아니다.

라우터는 IP 주소와 라우팅 테이블에 근거하여 서로 다른 네트워크 간에 패킷을 전송하는 기기로, 동등한 기능을 갖는 스위치가 L3 스위치이다. HUB는 수신 신호를 모든 포트에 중계하고, L2 스위치는 MAC 주소를 보고 동일 LAN 안에서 전송한다. UTP 케이블은 전송 매체이지 기기가 아니다.

WEP는 해독이 쉽다는 것이 알려져 있어 WPA, 더 강고한 WPA2의 이용이 권장된다. SSID는 액세스포인트(네트워크)를 식별하는 이름이지 암호키가 아니다. Bluetooth는 802.11과는 다른 근거리 무선 규격이다. 무선 LAN에서는 동일 채널의 전파 간섭이 일어나므로 채널 설계가 필요하다.

VLAN은 스위치의 설정에 의해 물리 배선을 바꾸지 않고 논리적인 네트워크를 분할하는 기술이다. 의료기관에서는 전자카르테 등의 기간계 네트워크와 사무계·방문자용 네트워크의 분리 등에 쓰인다. 무선 LAN의 암호화 규격은 WPA2 등, 케이블의 종류는 UTP나 STP이며, 공중회선의 설명도 잘못이다.

VPN은 암호화 등의 기술에 의해 인터넷 등의 공중회선 위에 가상의 전용 네트워크를 구축하는 기술로, 거점 간 접속과 원격 접속, 의료기기 원격 유지보수의 통신 보호 등에 쓰인다. 물리적인 전용선 그 자체가 아니며, 전용선보다 저비용으로 구축할 수 있는 점이 특징이다. 액세스포인트나 DNS의 이중화와는 무관하다.

NAT는 사설 주소와 글로벌 주소를 상호 변환하는 기술로, NAPT는 여기에 포트 번호도 사용하여 1개의 글로벌 주소를 여러 단말이 공유할 수 있게 한다. 원내 사설 주소의 단말이 인터넷으로 나갈 때 쓰인다. 시각 동기화는 NTP, 메일의 암호화는 S/MIME 등의 역할이다.