5주차 과제: 드림핵 비기너즈 02

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컴퓨터 과학(Computer Science)은 컴퓨터를 이용한 모든 작업과 그 기반 이론을 연구하는 학문한다. 이는 코딩뿐만 아니라 계산 이론, 알고리즘, 소프트웨어 설계, 네트워크 등 광범위한 영역을 포함한다.

 

해킹은 컴퓨터 과학의 기초 지식을 응용하여 프로그램이나 시스템의 취약점을 발견하고 공격하는 행위로서, 다양한 분야의 컴퓨터 과학 지식이 요구되므로 기본적인 컴퓨터 지식이 있어야 한다.

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진법

10진법: 10개(0~9)의 숫자로 수를 표현함.  → 사람이 사용하는 진법

2진법: 2개(0,1)의 숫자로 수를 표현함. → 컴퓨터가 사용하는 진법 (0과 1)

16진법: 16개(0~9, A~F)의 문자로 수를 표현함. → 2진수를 더 간편하고 효율적으로 표현하기 위해 많이 사용되는 진법

 

 

10진수 　　　　　　　　　　　　2진수  　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　16진수

0	0000	0
1	0001	1
2	0010	2
3	0011	3
4	0100	4
5	0101	5
6	0110	6
7	0111	7
8	1000	8
9	1001	9
10	1010	A
11	1011	B
12	1100	C
13	1101	D
14	1110	E
15	1111	F
16	10000	10

 

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비트와 바이트

비트(bit): 컴퓨터에서 사용하는 데이터의 최소 단위(1비트)

바이트(byte): 8개의 비트로 이루어진 큰 단위(8비트=1바이트), 1 바이트는 2^8=256가지의 수를 표현할 수 있다.

 

최상위 비트(MSB), 최하위 비트(LSB)

Most Significant Bit (MSB, 최상위 비트): 여러 개의 비트로 구성된 이진 데이터에서 가장 왼쪽에 있는 비트

Least Significant Bit (LSB, 최하위 비트): 여러 개의 비트로 구성된 이진 데이터에서 가장 오른쪽에 있는 비트

? Significant(중요하다)가 붙는 이유: 가장 왼쪽에 있는 비트가 숫자의 크기에 가장 큰 영향을 미치기 때문

 

부호 비트

프로그래밍 언어에서 부호(+, -)를 가지는 데이터는 Signed 데이터 또는 부호가 있는 데이터라 부르고, 부호없이 양수(+)만 나타내는 데이터는 unsigned 데이터 또는 부호가 없는 데이터라 부른다.

 

바이트 오더링(Byte Ordering)

2 바이트 이상의 데이터는 메모리에 연속적으로 저장되는데, 이 때 각 바이트가 메모리에 정렬되는 방식을 바이트 오더링(Byte ordering)이라고 부른다.

• 빅 엔디안(Big Endian): 큰 바이트부터 낮은 주소에 저장, 네트워크 상에서 데이터 전송 시엔 이 방식 사용
•  리틀 엔디안(Little Endian): 작은 바이트부터 낮은 주소에 저장, Intel의 x86, x86-64 CPU에서 리틀 엔디안을 사용

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비트 연산 피연산자를 2진수로 표현하여 비트(bit) 단위로 연산하는 것을 비트 연산이라고 한다.

논리 연산자

 

참 또는 거짓 값으로 연산을 수행하고 결과로 참(1, true) 또는 거짓(0, false)을 반환

 

비트 연산자 　 　 　 　 설명

x || y	둘 중 하나라도 참이면 결과는 참입니다. (OR)
x && y	둘 다 참이면 결과는 참입니다. (AND)
!x	참이면 결과는 거짓, 거짓이면 결과는 참입니다. (NOT)

 

비트 연산자

비트 단위로 논리 연산을 수행, 1은 참, 0은 거짓

비트 연산자 　 　 　 　 설명

x | y	두 비트 중 하나라도 1이면 결과는 1입니다. (OR)
x & y	두 비트 모두 1이면 결과는 1입니다. (AND)
x ^ y	두 비트가 같으면 결과는 0, 다르면 결과는 1입니다. (XOR)
~x	비트가 0이면 결과는 1, 1이면 결과는 0으로 모든 비트를 반전시킵니다. (NOT)

 

시프트 연산자

비트를 특정 값만큼 왼쪽 혹은 오른쪽으로 이동, . n만큼 시프트한 결과는 2n으로 곱하거나 나눈 값과 같다.

 

시프트 연산자  　 　 　 　  설명

x << n	비트를 n만큼 왼쪽으로 이동합니다. 오른쪽 빈 칸은 모두 0으로 채웁니다. == x * 2n
x >> n (산술 시프트)	비트를 n만큼 오른쪽으로 이동합니다. 왼쪽 빈 칸은 가장 왼쪽에 있던 비트(MSB)와 동일한 비트 값으로 채웁니다. (양수는 양수, 음수는 음수로 부호가 유지됩니다.) == x / 2n
x >>> n (논리 시프트)	비트를 n만큼 오른쪽으로 이동합니다. 왼쪽 빈 칸은 모두 0으로 채웁니다. (음수는 부호가 유지되지 않습니다.)

 

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인코딩, 디코딩

• 인코딩(Encoding): 데이터를 특정한 형식으로 변환하는 것
•  디코딩(Decoding): 인코딩된 데이터를 원래 데이터 형식으로 재변환하는 것 

 

아스키 코드

아스키 코드(American Standard Code for Information Interchange, ASCII): 문자를 숫자로 변환하는 문자 인코딩(character encoding)의 표준.

아스키 코드를 이용하면 서로 다른 장치 간 데이터 전송을 더 쉽게 수행할 수 있다.

 

? 아스키 테이블: 링크

ASCII Table - ASCII Character Codes, HTML, Octal, Hex, Decimal

 

유니코드

유니코드(Unicode): 영어 뿐만 아니라, 전세계 모든 언어의 문자에 고유한 번호를 부여하는 국제 표준 코드이다.

• 서로 다른 언어를 사용할 때 문자가 호환되지 않는 문제를 해결하기 위해 만들어졌다.
• 아스키 코드보다 용량을 크게 확장하여 최대 32 비트로 문자 1개를 표현하여, 현재 143000개 이상의 문자를 표현할 수 있다.
• 유니코드 값은 U+ 뒤에 16진수를 붙여 나타낸다.
• 현재 컴퓨터로 볼 수 있는 글자는 대부분 UTF-8로 인코딩된 값이다.

URL 인코딩 (퍼센트 인코딩)

URL 인코딩: 웹 브라우저로부터 받은 URL 문자열을 유효한 형식으로 변환하는 것을 URL 인코딩이라고 한다.

허용되지 않는 문자, 즉 인코딩이 필요한 특수문자는 :/?#[]@!$&'()*+,;=%공백

 

Base64 인코딩

Base64 인코딩: 이진 데이터를 아스키 문자로 구성된 텍스트로 변환하는 인코딩 방식이다.

 

Base64 인코딩 방식

1. 원본 이진 데이터를 비트 나열로 표현하고, 이를 6 비트씩 끊어서 묶는다.. 만약 비트의 개수가 6의 배수가 아닐 경우, 0을 뒤에 추가하여 6의 배수로 만든다.
2. 각 6 비트 묶음을 수로 변환한 뒤, base64 테이블에서 해당하는 문자를 찾아 이로 치환한다.
3. 이렇게 치환 과정을 거친 뒤, 글자 수가 4의 배수가 되도록 문자 '='를 반복해 뒤에 추가한다. 이를 패딩(Padding)이라고 한다.

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운영체제(OS, Operating System)

• 응용 프로그램의 역할: 사용자를 위한 기능을 수행(웹 브라우저, 엑셀, 메모장...)
• 운영체제의 역할: 컴퓨터의 자원을 할당하는 등의 복잡한 관리 작업

사용자, 응용 프로그램

운영체제

하드웨어 (CPU, 메모리, 입출력 장치 등)

 

사용자, 응용 프로그램은 직접적으로 하드웨어에 접근하지 않는다. 운영체제(OS)가 그 사이에서 중재자 역할을 함으로써 하드웨어 자원을 사용자와 응용 프로그램에게 할당한다.

 

운영체제가 하는 대표적인 일

• 실행중인 프로그램, 즉 프로세스에 CPU를 번갈아 할당해야 하는데, 이때 어떤 프로세스에 CPU를 할당할지 결정한다. (CPU 스케줄링)
• 메모리 공간을 각 프로세스에 분배하고 사용하는 과정을 관리한다.
• 컴퓨터가 입출력 장치와 정보를 주고 받는 과정을 관리한다.

 

커널과 셸

커널(Kernel, 알맹이): 운영체제의 핵심 기능인 하드웨어 관리를 실제로 수행하는 프로그램

셸(Shell, 껍질)은 사용자와 운영체제의 커널 사이에서 사용자가 운영체제에 명령을 내릴 수 있도록 인터페이스 역할을 하는 것

 

사용자가 셸에 명령을 입력하면?

1. 셸이 명령어를 해석하여 커널에 요청한다.

2. 커널은 명령을 수행하며 하드웨어를 조작한다.

3. 수행 결과를 셸에 전송한다.

4. 셸은 이 결과를 해석하여 사용자에게 출력해준다.

 

? 셸을 획득하면 명령어를 통해 원하는 작업을 수행하고 시스템을 제어할 수 있게 된다. 따라서 일반적으로 셸을 획득하는 것을 시스템 해킹의 성공으로 여긴다.

 

운영체제의 종류

• Windows는 마이크로소프트사에서 개발한 운영체제로, Graphical User Interface (GUI) 기능을 제공하여 사용자가 편리하게 사용할 수 있다.
• UNIX는 벨 연구소에서 개발한 운영체제로, 대부분의 운영체제는 UNIX로부터 발전된 기술을 사용하고 있다.
• Linux는 UNIX 기반의 운영체제이다. 소스 코드를 공개하여 누구나 수정하고 재배포할 수 있는 오픈소스 프로그램으로, 많은 사람에 의해 계속해서 발전하고 있다.
• UNIX 기반의 또 다른 운영체제로는 애플에서 개발한 GUI 기반 운영체제 macOS, 스마트폰을 많이 사용하는 현대인에게 친숙한 모바일 운영체제 Android와 iOS가 있다.

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