용어 정리

OSI 7 계층

• 네트워크 구성요소를 7새의 계층으로 역할을 나눈 표준 모델
• 각 계층별 역할을 통해 통신 규걱을 만족
• 하위 계층은 하드웨어, 상위 계층은 소프트웨어로 구현

TCP/IP

• OSI 7계층이 나오기전 널리 사용되던 사실상 표준 역할
• 각 계층별 역할에 따라 역하리 나눠짐

IP 주소

• 통신 자료를 최종적으로 전달하기 위해 필요한 송/수신 위치정보
• 보통 IPv4의 주소 사용, IPv6가 개발됨

패킷 교환 (Packet Switching)

• 종단간에 전송되는 데이터를 패킷이라는 단위로 전달
• 패킷은 네트워크를 통해 일정한 순서없이 보내지며 어떤 경로를 통해 이동되는지는 네트워크 상황에 따라 다름

통신을 위한 기본 동작

• 요청 requests
• 인지 indicaite
• 응답 response
• 확인 confirm

네트워크 유형

• LAN (local Arae Network)
• WAN (Wide Area Network)

네트워크 토폴로지

• Ring : 기기끼리 연결, 기기간 회선 설치 수월, 장비 불량 발생 시 특정 장비 통신 불가
• Bus : 하나의 메인 회선 존재, 메인 회선에 기기 연결
• Star : 하나의 허브 존재, 허브에 연결
• Mesh : 하나의 장비가 여러 장비에 연결, 가장 빠르고 경로가 많음, 설치 회선이 복잡

네트워크 계층별 역할

OSI 7 계층과 TCP/IP의 관계

• Pyhsical : 일련의 2진 bit 변환
• Datalink : 두 node 간 통신관여, 흐름 제어 (mac addres)
• Network : 해당주소 체계에 따라 경로 설정 (ip addres)
• Transport : 양쪽 끝간의 신뢰성 보장
• Session : 프로그램간 논리적 접속
• Presentation : 문법, 구문, 체계 확립
• Application : 이메일, 웹브라우저 등

1. 물리 계층 Physical layer

💡 물리적 매체를 통해 비트 스트림 전송에 요구되는 기능을 담당

물리적 장치와 인터페이스가 전송을 위해 필요한기능과 처리절차 규정

물리층의 주요 기능

• 인터페이스와 매체의 물리적인 특성
• 비트의 표현 : 비트 전송하기 위해 전기적 또는 광학적인 신호로 부호화
• 데이터 속도 : 신호가 유지되는 비트의 주기를 규정
• 비트의 동기화 : 송신자와 수신자는 같은 클록 사용

Mac 필요

• 자유경쟁 (선착순)
  • CSMA/CD (CSMA/Coillison Detection) : 한 slot의 크기 잼 신호, 16번 까지 재시도 , 충돌 감지 후 일정 시간이 지나고 다시 전송
• Token

2. 데이터링크 DataLink layer

💡 노드대 노드 전달의 책임

기능

• 프레임 구성
• 물리적 주소 MAC : 송신자와 수신자의 물리 주소를 헤더에 추가
• 흐름 제어 : 데이터 전송률 고려 전송
• 오류 제어 : 손실, 손상시 발견 및 재전송
• 접근 제어 : 순간에 하나의 장치만 동작하도록 제어

ARP (address resolution protocol)

• 주소를 해석하기 위한 프로토콜
• 논리적인 ip 주소를 물리적인 MAC주소로 바꿈
• 캐시를 통해 얻은 정보가 저장되고 20분 수명을 가짐

RARP (reserve address resolution protocol)

• 저장 장치가 없는 네트워크 단말기 등이 ip 주소를 얻기 위해 사용

물리주소의 데이터 전달과정

• 물리주소 10인 노드는 물리주소 87인 노드에 프레임을 보냄
• 데이터 링크 수준에서 이 프레임은 헤더에 물리주소를 가지고 있음. 여기서 오직 이 주소들만 필요
• 헤더의 끝에는 이 수준에서 필요한 다른 정보가 있음. 트레일러에는 보통 오류 검출을 위한 추가 비트들이 포함됨

3. 네트워크 계층 (Netword Layer)

💡 패킷을 발신지-대-목적지 전달에 대한 책임을 가짐

기능

• 발신지 대 목적지 전달
• 논리 주소 지정 : 상위 계층에서 받은 패킷에 발신지와 목적지의 논리주소를 헤더에 추가
• 라우팅 : 패킷이 최종 목적지에 전달될 수 있도록 경로르 지정하거나 교환 기능

네트워크 주요 프로토콜

• ICMP : 에러 발생 시 발생 원인을 알려주거나 네트워크 상태를 진단
• IGMP : 호스트가 멀티캐스트 그룹 구성원을 인접한 라우터에게 알리는 프로토콜
• IP : 네트워크 기기에서 논리적 실별을 위한 주소

네트워크 계층의 전달 흐름

• 네트워크 주소 A이고 물리주소가 10인 노드로부터 다른 근거리 통신망에 위치한 네트워크 주소가 P이고 물리 주소가 95인 노드로 데이터를 보냄
• 두 장치는 다른 네트워크에 위치해 있기 때문에 링크 주소만 사용할 수 없음
• 링크 주소는 자기 지역에서만 의미가 있음. 이제 필요로 하는 근거리 통신망의 경계를 지나서도 전송할 수 있는 전역적인 주소임. 네트워크 주소인 ip주소가 이 역할을 한다.

4. 전송계층 (Transport Layer)

💡 전체 메시지의 프로세스 대 프로세스 전달에 대한 책임을 가짐. 전체 메시지가 완전하게 바른 순서로 도착하는 것을 보장. 네트워크 층은 개별적인 패킷의 종단 대 종단 전송을 담당

기능

• 포트 주소 지정 : 포트 주소를 포함, 프로그램에게 전달
• 분할과 재조립 : 전달가능한 세그먼트 단위로 나눔, 순서번호를 통해 재조립 및 손실여부 판단
• 연결 제어
• 흐름 제어
• 오류 제어

전송 계층의 프로토콜

• TCP : 연결형 서비스로 가상 회선 방식 제공, 신뢰성 보장(3-way handshaking)
• UDP : 비연결형 서비스, 데이터 그램방식 제공, 신뢰성 낮음
• SCTP : TCP+UDP, 다중 연결 지원

메시지의 프로세스 대 프로세스 전달

전송 계층의 전달 예시

5. 응용 계층 ( Application layer)

💡 사용자가 네트워크에 접근할 수 있도록 함. 사용자 인터페이스 제공, 서비스

Application layer 프로토콜 및 프로그램

• FTP
• Telnet
• SMTP
• DNS
• HTTP
• DHCP
• Ping
• Tcpdump
• Tracerouter
• ….

각 계층과 프로토콜의 비교