네트워크 - 계층

프로토콜 계층화의 장점

• 계층화는 시스템을 구성하는 요소들을 이해하고 논의하기 쉽게 해줌
• 모듈화된 구조 덕분에 시스템의 한 부분을 수정하거나 업데이트하기가 쉬워짐

프로토콜 계층화의 결점

• 한 계층의 기능이 하위 계층과 기능적으로 중복됨
  • 오류를 복구하는 기능이 링크 계층과 트랜스포트 계층에서 동시에 존재
• 어느 한 계층에서의 기능이 다른 계층에만 존재하는 정보(예: 타임스탬프값)를 필요로 할 수 있음
  • 독립성을 보장하지 않으며 계층을 분리하는 목적에 위배

애플리케이션 계층

• 네트워크 애플리케이션과 애플리케이션이 사용하는 통신 규칙(프로토콜)이 있는 곳
• 인터넷의 애플리케이션 계층에는 HTTP(웹 문서 요청과 전송 제공), SMTP(전자메일 전송 제공), FTP(두 종단 시스템 간의 파일 전송 제공) 같은 다양한 규칙들이 포함되어 있음
• 애플리케이션 계층 프로토콜은 여러 컴퓨터에 분산되어 있으며, 이를 통해 한 컴퓨터에 있는 프로그램이 다른 컴퓨터와 정보를 주고받음
• 이 계층에서 주고받는 정보 덩어리를 메시지(message) 라고 부름

트랜스포트 계층

• 클라이언트와 서버 간에 애플리케이션 계층 메시지를 전송하는 서비스를 제공하는 곳
• TCP와 UDP라는 두 가지 트랜스포트 프로토콜이 존재하며 이들이 애플리케이션 계층 데이터를 전송
• TCP는 애플리케이션에게 연결지향형 서비스를 제공
  • 데이터를 목적지로 안전하게 전달하도록 보장하며, 송신자와 수신자의 전송 속도를 조절해 데이터 흐름을 관리함
  • 긴 데이터를 작은 조각으로 나누어 보내며, 네트워크가 혼잡할 경우 데이터 전송 속도를 줄이는 혼잡 제어 기능도 있음
• UDP 프로토콜은 애플리케이션에 비연결형 서비스를 제공
  • 신뢰성, 흐름 제어, 혼잡 제어 기능이 없는 아주 간단한 서비스
• 트랜스포트 계층에서 주고받는 데이터 단위를 세그먼트(segment) 라고 부름

네트워크 계층

• 한 컴퓨터(호스트)에서 다른 컴퓨터로 데이터를 전달하는 역할을 수행
• 출발지 컴퓨터의 트랜스포트 계층(TCP 또는 UDP)은 데이터를 트랜스포트 계층 세그먼트로 만들어 목적지 주소와 함께 네트워크 계층으로 넘김
• 네트워크 계층은 이 세그먼트를 목적지 컴퓨터의 트랜스포트 계층으로 전달하는 서비스를 제공
• IP 프로토콜은 인터넷에서 데이터(데이터그램) 을 주고받기 위한 기본적인 통신 규칙을 제공하는 핵심 프로토콜
• 라우팅 프로토콜은 출발지에서 목적지로 가는 경로를 결정

링크 계층

• 출발지에서 목적지까지 데이터그램이 여러 패킷 스위치(라우터)를 거쳐 전달됨
• 경로상의 한 노드(호스트 또는 패킷 스위치)에서 다른 노드로 데이터그램을 전송하기 위해, 네트워크 계층은 링크 계층의 서비스를 사용함
  • 각 노드에서 네트워크 계층은 데이터그램을 링크 계층으로 보내고, 링크 계층은 이를 다음 노드로 전달한 후 다시 네트워크 계층으로 전달함
• 링크 계층에서 제공하는 서비스의 종류는 링크 계층 프로토콜에 따라 다름
  • 일부 프로토콜은 송신 노드에서 수신 노드까지 하나의 링크를 통해 신뢰적인 데이터 전송을 제공함
• 데이터그램이 출발지에서 목적지로 가는 동안 여러 링크를 거치기 때문에, 각 링크마다 다른 링크 계층 프로토콜(예: 이더넷, PPP 등)로 처리될 수 있음
• 네트워크 계층은 각기 다른 링크 계층 프로토콜로부터 다양한 서비스를 받음

물리 계층

• 링크 계층이 네트워크 장비 간에 프레임(데이터 묶음)을 이동시키는 역할을 한다면, 물리 계층은 이 프레임을 비트(0과 1) 단위로 변환하여 실제 전송 매체(예: 전선, 광케이블, 무선)를 통해 전송하는 역할
• 물리 계층의 프로토콜은 네트워크 링크와 전송 매체(예: 꼬임쌍선, 광케이블 등)에 따라 달라짐
  • 이더넷은 꼬임쌍선, 동축 케이블, 광케이블 등 다양한 전송 매체에 맞춘 여러 프로토콜을 갖고 있음
• 사용되는 매체에 따라 비트가 전기 신호, 빛 신호, 또는 무선 신호로 전송되는 방식이 달라짐