Layered Architecture
Protocol Layers는 계층 구조 입니다. 그렇다면 먼저 계층 구조에 대해 알아볼까요?
흔히 비행기 여행 과정을 예로 들어 설명하곤 합니다. 네트워크 패킷이 전송되는 과정과 비슷하기 때문이죠. 티켓을 구매하고 수화물을 부치고 싣는 다음에 탑승을 한 다음 출발합니다. 도착은 역순으로 진행하면 되는 셈이죠.
보면 알겠지만 기능별로 계층화되어있지 않나요? 이를 레이어라고 하며 레이어는 다음과 같은 특성이 있습니다.
- 각 레이어는 서로다른 서비스를 구현합니다.
- 계층구조는 크고 복잡한 시스템을 잘 정의된 특정부분으로 나눔으로써 단순화되고 독립성을 가질 수 있습니다.
- 어떤 한 계층의 구현이 변하더라도 시스템의 나머지 부분은 변하지 않습니다. 예를들어, 게이트 절차의 변경은 시스템의 나머지 부분에 영향을주지 않습니다.
Protocol Layers
- 프로토콜 스택 : 인터넷 프로토콜 스택은 5개의 계층으로 구성됩니다. 위 그림에서 a를 의미합니다.
- OSI(Open Systems Interconnection) 모델 : 위 그림에서 b를 의미합니다. 아까와는 다르게 세션과 표현계층이 추가되었습니다.
1. application 계층
네트워크 애플리케이션과 해당 애플리케이션 계층 프로토콜이 여기에 포함됩니다. 대표적으로 HTTP, SMTP, FTP 등의 프로토콜이 존재합니다.
애플리케이션 계층 프로토콜은 여러 엔드 시스템에 배포되며 한 엔드 시스템의 애플리케이션은 프로토콜을 사용하여 다른 엔드 시스템의 애플리케이션과 정보 패킷을 교환합니다.
응용 프로그램 계층의 정보 패킷은 Message 입니다.
2. Presentation 계층
표현 계층은 통신되는 응용 프로그램이 데이터의 의미를 해석할 수 있게 해주는 서비스를 제공합니다. 예를 들어 데이터 압축 및 암호화, 데이터의 설명 등이 있습니다.
3. Session 계층
세션 계층은 데이터 교환의 구분 및 동기화, 복구 등을 제공합니다.
4. Transport 계층
애플리케이션 엔드 포인트간에 애플리케이션 계층 메시지를 전송합니다. 애플리케이션에서 생성 된 데이터의 안정적인 전달을 보장하는 것은 전송 계층의 작업입니다.
전송 계층 엔티티는 Segment를 교환합니다.
인터넷에서 가장 널리 사용되는 전송 계층은 신뢰할 수있는 연결 지향 바이트 스트림 전송 서비스를 제공하는 TCP와 신뢰할 수없는 비 연결 전송 서비스를 제공하는 UDP입니다.
5. Network 계층
패킷 혹은 데이터 그램 이라고하는 네트워크 계층 패킷을 한 호스트에서 다른 호스트 로 이동하는 역할을 합니다.
네트워크 계층에는 경로를 결정하는 많은 라우팅 프로토콜도 포함됩니다. 이 계층에서 사용되는 프로토콜은 여러 개가 있지만 그중 가장 많이(거의) 사용되는 프로토콜이 IP 입니다.
6. Link 계층
링크 계층 프로토콜의 예로는 이더넷, WiFi, 케이블 액세스 네트워크의 DOCSIS 프로토콜 등이 있습니다.
링크 계층 패킷은 프레임 입니다.
7. Physical 계층
링크의 실제 전송 매체 (예 : 연선 구리선, 단일 모드 광섬유)을 말합니다. 예를 들어 이더넷에는 많은 물리적 계층 프로토콜이 있습니다. 하나는 연선 구리 선용, 다른 하나는 동축 케이블 용, 다른 하나는 파이버 용 등입니다.
각각의 경우에 비트 는 다른 방식으로 링크를 통해 이동됩니다.
캡슐화
송신시스템에서 수신시스템으로 패킷을 전송할때를 그림으로 보여주고 있습니다.
송신시스템에서의 애플리케이션 메시지 M으로 부터 시작이되며 아래로 내려갈수록 추가적인 정보(=헤더)가 붙습니다. 쉽게 말해서 포장지로 감싼다고 생각하면 됩니다.
그리고 Link-layer switch(레이어 2 스위치), 라우터(레이어 3 스위치)를 지나는데 각 장비는 구현한 계층까지의 정보만 인식할 수 있고 해당 정보로 전송합니다.
마침
네트워크를 공부하면서 가장 중요하면서 유명한 OSI 7계층과 캡슐화라는 특징에 대해 살펴봤습니다. 각 계층마다 내용이 많기 때문에 다음시간부터는 애플리케이션 계층부터 시작해서 하나하나씩 구체적으로 알아볼것입니다.
References
