Windows
Windows 운영체제 심층 안내: 아키텍처, 기능, 보안, 배포, 관리
Windows란 무엇인가
- Windows는 마이크로소프트가 개발한 데스크톱/서버용 운영체제로, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI), 방대한 하드웨어 호환성, 풍부한 개발 API를 제공하는 상용 OS입니다.
- 개인 사용자(Windows 10/11 Home/Pro)부터 기업·데이터센터(Windows Server)까지 폭넓은 제품군을 갖추고 있으며, Active Directory, Group Policy, Hyper-V 등 엔터프라이즈 기능을 지원합니다.
- NT 커널을 기반으로 프로세스·스레드 관리, 메모리 보호, 파일시스템, 네트워킹, 보안 모델을 제공하며 Win32/COM/.NET 등 다양한 애플리케이션 플랫폼을 지원합니다.
핵심 아키텍처 개요
NT 커널과 실행 모델
- 커널 모드/사용자 모드: 시스템 핵심(커널, 드라이버)은 커널 모드에서, 앱은 사용자 모드에서 실행되어 안정성과 격리를 확보합니다.
- 프로세스/스레드: 각 프로세스는 독립 가상 메모리 공간을 가지며, 스레드는 스케줄러에 의해 CPU 시간을 배정받습니다.
- 오브젝트 관리자: 핸들 기반의 일관된 자원 관리(파일, 레지스트리 키, 동기화 객체 등)를 제공합니다.
- I/O 관리자: 비동기 I/O(AIO), I/O 요청 패킷(IRP)을 통해 드라이버와 상호작용합니다.
- 메모리 관리자: 가상 메모리, 페이지 파일, NUMA, ASLR 등 현대적 메모리 기술을 지원합니다.
서브시스템과 API
- Win32 API: GUI(윈도우/컨트롤), 파일·레지스트리, 프로세스·스레드, 네트워크, GDI(그래픽) 등 전통적 데스크톱 앱 기반.
- COM/COM+: 구성요소 객체 모델을 통한 재사용 가능한 바이너리 컴포넌트, 자동화(Automation), 인터프로세스 통신.
- .NET 플랫폼: C#/F#, VB.NET 등 언어와 CLR(공용 언어 런타임)을 통한 메모리 관리, 광범위 라이브러리, WPF/WinForms/ASP.NET.
- UWP/WinUI: 샌드박스·스토어 앱 모델, 최신 UI 프레임워크(WinUI 3)로 데스크톱/스토어 앱 개발 지원.
- PowerShell: .NET 기반 셸/스크립팅 환경, 풍부한 cmdlet로 시스템 자동화·구성 관리.
서비스, 드라이버, 레지스트리
- 서비스 제어: SCM(Service Control Manager)로 백그라운드 서비스의 설치·시작·종료·의존성 관리.
- 드라이버 모델: WDM/Windows Driver Frameworks로 장치 드라이버 개발·배포.
- 레지스트리: HKEY 루트 키를 가지는 계층형 설정 데이터베이스(시스템·사용자·애플리케이션 설정 저장).
파일시스템과 저장소
- NTFS: 저널링, 액세스 제어 목록(ACL), 압축/암호화(EFS), 심볼릭 링크/하드링크 지원. 서버·데스크톱 표준.
- exFAT/ FAT32: 대용량 이동식 미디어 호환(exFAT), 구형 장치 호환(FAT32).
- ReFS(서버): 데이터 무결성, 스냅샷, 대규모 볼륨에 최적화(데이터센터 시나리오).
- 볼륨/스토리지: 동적 디스크, Storage Spaces(미러/패리티), VSS(볼륨 섀도우 복사)로 스냅샷/백업 지원.
- BitLocker: 전체 디스크 암호화(TPM 연계), OS/데이터 드라이브 보호.
보안 모델과 관리
인증·인가
- 사용자 계정/그룹: 로컬 계정과 도메인 계정(Active Directory), UAC로 관리자 권한 상승 제어.
- ACL/DACL/SACL: 파일·레지스트리·서비스 등 보안 설명자 기반 접근 제어, 감사(Auditing) 설정 가능.
보호 기술
- ASLR/DEP/CFG: 메모리 공격 완화(Address Space Layout Randomization, Data Execution Prevention, Control Flow Guard).
- Credential Guard/Device Guard: 가상화 기반 보안(VBS)으로 자격 증명·코드 무결성 보호.
- Windows Defender: 실시간 악성코드 방지, SmartScreen, 방화벽, 보안 베이스라인 제공.
엔터프라이즈 관리
- Active Directory/Group Policy: 중앙집중 인증, 정책 배포, 로그온 스크립트, SW 배포.
- Intune/MDM: 클라우드 기반 기기·앱 관리, 조건부 액세스, 규정 준수.
- Event Log/SIEM: 이벤트 뷰어, ETW(Windows 이벤트 추적)로 상세 로깅, SIEM 연계.
네트워킹, 원격, 웹
- TCP/IP 스택: IPv4/IPv6, QoS, IPsec, DNS/DHCP 클라이언트, 라우팅 옵션.
- 방화벽: 고급 보안이 포함된 Windows Defender 방화벽, 인바운드/아웃바운드 규칙·프로필 제어.
- 원격 관리: RDP(원격 데스크톱), WinRM/WS-Management, PowerShell Remoting.
- 웹/IIS: Internet Information Services로 HTTP/HTTPS, 앱 풀, ISAPI/ASP.NET, 로드 밸런싱·로그·보안 설정.
가상화와 컨테이너
- Hyper-V: 타입-1 하이퍼바이저, 가상 스위치, 동적 메모리, 체크포인트, 라이브 마이그레이션.
- Windows 컨테이너: 프로세스 격리/Hyper-V 격리 옵션, Docker·Kubernetes 지원, 이미지 포맷 호환.
- WSL(Windows Subsystem for Linux): 리눅스 사용자 공간을 Windows에서 실행, 개발·데브옵스 용이.
Windows 에디션과 배포
- 데스크톱: Home(개인), Pro(비즈니스 기능), Enterprise(고급 보안·관리), Education.
- 서버: Standard/Datacenter(가상화 권리·스토리지 기능 차별화), Essentials(소규모).
- 업데이트/수명주기: 기능 업데이트(연 1회 수준), 월간 품질 업데이트, LTS(LTSC 서버), Windows Update for Business로 배포 제어.
- 스토어/패키징: Microsoft Store, MSIX(AppX 후속)로 앱 패키징·샌드박스 배포.
실전 관리 명령·도구
- 셸/스크립팅: PowerShell(모듈 관리: Install-Module, 원격: Enter-PSSession), cmd(레거시).
- 서비스/프로세스: services.msc, sc.exe, taskmgr/Process Explorer.
- 네트워크: netsh, Get-NetAdapter/Set-NetFirewallRule, nslookup, tracert.
- 스토리지: diskmgmt.msc, DiskPart, Storage Spaces 관리, chkdsk, robocopy.
- 진단/로그: eventvwr.msc, Reliability Monitor, PerfMon, Resource Monitor.
베스트 프랙티스(데스크톱/서버)
- 보안: 최신 업데이트 유지, Defender 활성화, 최소 권한 원칙, SmartScreen·방화벽 규칙 정교화, BitLocker 적용.
- 백업: VSS 기반 이미지 백업, 파일 히스토리, 클라우드 백업(OneDrive/기업용 솔루션).
- 성능/안정성: 드라이버 검증, 스토리지 무결성 점검(chkdsk), 리소스 모니터링, 불필요 시작 프로그램 정리.
- 엔터프라이즈: AD 구조 설계(OU·권한 분리), GPO 베이스라인, 감사 정책, 패치 테스트 링 운영.
설치와 초기 설정 팁
- UEFI/보안 부팅: 최신 펌웨어, TPM 활성화로 BitLocker·Credential Guard 준비.
- 파티션 레이아웃: EFI System, MSR, OS(NTFS) 파티션, 복구 파티션 확인.
- 드라이버/펌웨어: OEM 최신 드라이버·BIOS/UEFI 업데이트로 호환성 확보.
- 정책/계정: 로컬 관리자 분리, UAC 기본 유지, 원격·공유 정책 최소화.
- 보안 모델 인포그래픽: 계정/그룹, UAC 흐름, ACL/DACL, Defender·방화벽, BitLocker·TPM 연계.
- 가상화 비교 도식: Hyper-V VM 스택 vs Windows 컨테이너(프로세스/Hyper-V 격리) 구성 차이.
- 파일시스템 기능 맵: NTFS 기능(저널링, ACL, EFS, 링크)과 ReFS 특성(무결성, 스냅샷) 비교.
마무리
Windows는 NT 커널의 안정성과 풍부한 API, 강력한 보안·관리 기능, 광범위한 하드웨어/소프트웨어 호환성을 통해 개인·기업 환경에서 표준 플랫폼 역할을 수행합니다. 목적에 맞는 에디션 선택, 적절한 보안·백업·자동화 전략을 적용하면 신뢰성과 생산성을 크게 높일 수 있습니다.