네트워크 모델의 기본인 TCP/IP Protocol Suite에 대해 알아보자.
프로토콜 계층화
프로토콜 계층화를 공부하기에 앞서, 프로토콜이 무엇인지부터 설명하겠다.
프로토콜이란?
송신자와 수신자, 그리고 중간의 모든 장치들이 효과적으로 통신을 할 수 있도록 따라야만 하는 규칙을 정리한 것.
문서 10개를 정리한다면 규칙이 필요 없겠지만, 100,000,000개를 정리한다면 본인만의 규칙이 있는 경우가 훨씬 처리가 빠를 것이다. 우리는 복잡해지는 통신을 위해서 프로토콜을 준수할 필요가 있다.
프로토콜 계층화의 필요성
통신이 단순하다면, 프로토콜은 하나로도 충분하다.
그러나 우리가 일상생활에서 하는 통신은 단순하지 않으며, 복잡하다.
예를 들어, 누군가가 "안녕!"이라고 인사한다면, 그 짧은 목소리에 다양한 톤과 높낮이와 크기가 담겨있을 것이다. 이렇게 신호를 매질을 통해 전달하는 통신은 상당히 복잡하며, 이를 효과적으로 수행하기 위해서 프로토콜 계층화로 계층간에 임무를 나눈다.
프로토콜 계층화의 장점
- 복잡한 작업을 여러 개의 작고 단순한 작업으로 나눌 수 있게 되며, 이를
모듈화(modeularity)라고 한다. - 서비스들을 구현으로부터 분리할 수 있게 한다.
- 전체 시스템 구축 및 유지 보수 비용이 감소한다.
프로토콜 계층화의 원칙
프로토콜 계층 구조에는 두 가지 원칙이 존재한다.
위 예시와 함께 쉽게 알아보자.
- 각 계층은 각 방향으로 한 가지씩 상반되는 두 작업(two opposite tasks)을 수행해야 한다. -> 양방향 통신(FDX)
예를 들어, 1계층의 작업은 편지를 송신하고 수신하는 것이다. 송신과 수신은 서로 상반되는 작업이니 원칙을 준수한다.
- 양 측의 각 계층 하에 있는 두 객체는 동일한 계층에 있어야 한다.
예를 들어, 1계층의 객체는 모두 '편지'의 일부여야 한다.
Logical Connections (논리적 연결)
위의 두 원칙을 고려해 볼 때, 우리는 각 계층끼리 통신을 한다는 것을 알 수 있다. 각 계층마다 객체가 통과할 수 있도록 계층끼리 논리적(가상)으로 연결되어 있는 것이다.
Addressing (주소 지정)
프로토콜 그룹 모델에서 두 개의 당사자(parties)는 서로 논리적 통신을 하는데, 이 때 주소 지정이 꼭 필요하다. 즉 발신지의 주소와 도착지의 주소가 필요한 것이다. 이 때, 물리적 계층은 주소가 필요하지 않기 때문에 네 개의 계층만이 사용된다. 물리적 계층에서 데이터 교환의 단위는 비트이기 때문에 주소를 가질 수 없기 때문이다.
TCP/IP 5계층
오늘날 데이터 통신과 네트워크를 주도하는 계층 구조 프로토콜은
TCP/IP(프로토콜 그룹)이라는 인터넷 모델이다.
상호작용하는 모듈로 이루어진 계층적 프로토콜에서 각 모듈은 특정한 기능을 제공한다.
- 제 1계층 : 물리층
- 제 2계층 : 데이터 링크층
- 제 3계층 : 네트워크층
- 제 4계층 : 전송층
- 제 5계층 : 응용층
이제부터 각 계층의 논리적 연결과 역할을 간단하게 알아보자.
1. Physical layer (물리층)
물리층은 개별 비트들을 한 노드에서 다음 노드로 전달하는 역할을 한다. 인터페이스와 매체의 물리적인 특성을 담고 있으며, 비트를 표현하고 동기화한다.
2. Data link layer (데이터 링크층)
데이터 링크층은 한 노드에 다음 노드로 프레임을 전달하는 역할을 한다.
프레임을 구성하며 물리 주소를 지정하고, 흐름 및 오류와 접근 등을 제어한다.
3. Network layer (네트워크층)
네트워크층은 발신지로부터 최종 목적지로 패킷(packet)을 전달하는 역할을 한다. 논리 주소를 지정한다.
4. Transport layer (전송층)
전송층은 하나의 프로세스로부터 다른 프로세스로 메세지를 전달하는 역할을 한다. 포트의 주소를 지정하고, 데이터를 분할 및 재조립한다.
5. Application layer (응용층)
응용층은 사용자에게 서비스를 제공하는 역할을 한다. 파일 접근, 전송 및 관리를 수행하며 원격 로그인을 제어하고 WWW를 통해 접근한다.
각 계층의 역할에 대해 요약한 사진이다.
지금까지 데이터 통신의 규칙인 프로토콜과 TCP/IP 5계층에 대해 알아보았다. 이는 네트워크 모델에서 아주 일부분이며 겉핥기에 불과하지만, 논리적 연결과 주소 지정 등의 중요한 개념이 포함되어 있기 때문에 한 번 쯤은 공부해 볼만한 내용이다.
