1. 프로토콜 계층구조 (Protocol Layer)

프로토콜이란?

컴퓨터 또는 전자 기기 간의 원활한 통신을 위해 지키기로 한 규약

• 두 개체 간의 통신을 할 때 필요
  📌 개체란? 통신에 참여하는 기계
  
  Maria는 스페인어만 하고, Ann은 영어만 한다고 가정을 했을 때, 둘 다 수화를 할 수 있다면, 이때 프로토콜은 수화
• 통신은 여러 계층 구조로 분할이 가능한데, 이때 각 계층은 각각의 프로토콜 이 필요함!

💡 떨어진 환경에서 서로 다른 언어를 사용하는 두 사람이 통신하는 과정

2. OSI 모델 (Model)

국제표준화기구(ISO) 표준이 OSI 모델

	Layer명	역할	Device	예시
1계층	물리 계층	0과 1을 아날로그로 변환	허브	도로, 택배 트럭, 택배 상자
2계층	데이터 링크	hop-to-hop delivery를 위해 bit를 프레임으로 묶음	스위치, 브릿지	상자에 붙이는 송장 (MAC 주소)
3계층	네트워크 계층	전달되는 길을 찾음	라우터	주소와 우편번호를 보고 길을 찾음 (IP 주소, 라우팅)
4계층	전송 계층	전송 시 사고가 나도 수습이 가능하도록 만듦	포트 번호	택배를 나눠 보내거나 묶어서 보내기 (TCP/UDP)
5계층	세션 계층	통신 세션을 설정, 유지, 종료	로그인 유지, 세션 유지	고객과 택배 회사의 연락 (세션 유지)
6계층	표현 계층	번역, 암호화, 압축	TLS/SSL(HTTPS 보안), 파일 인코딩 변환	주소를 한글에서 영어로 변환 (데이터 변환, 암호화)
7계층	응용 계층	아래 계층에 요구를 전달	웹 브라우저, 이메일, FTP 서버	고객이 택배를 주문하고 받음 (웹 브라우저, 이메일)

참고)

• 네트워크 계층은 해당 길이 올바른 길인지는 모름, Dijkstra 알고리즘 사용
• 트랜잭션: 일련의 과정, 과정 중 error가 발생했다면 정상적인 상태로 "Rollback" 가능해야 함.

1계층부터 4계층까지는 네트워크, 5계층부터 7계층은 코딩으로 구현해야한다!

통신은 계층-대-계층(Layer-to-Layer)으로 이루어지며 해당되지 않는 계층의 내용은 보지 못한다!

➡️ 정보를 보낼 때, Layer를 지날 때마다 Header를 붙이고 Target에 도착하면 Header를 제거하며 Layer를 통과(계층마다 프로토콜이 다름 )

3. TCP/IP 프로토콜 그룹(Protocol Suite)

TCP/IP 프로토콜 그룹은 OSI 모델보다 먼저 개발됨

• TCP/IP 프로토콜의 계층은 OSI 모델의 계층과 정확하게 일치하지 않는다.

TCP/IP 프로토콜	Layer명	통신 단위
1계층	물리 계층	Bit
2계층	데이터 링크 계층	Frame
3계층	네트워크 계층	Datagram
4계층	전송 계층	Segment, User Datagram
5계층	응용 계층	Message

참고) 전송 계층(4 Layer): 신뢰성을 높여줌 (reliable)

4. 주소지정 (Addressing)

TCP/IP 프로토콜을 이용한 인터넷은 4개의 서로 다른 계층의 주소가 사용됨

1. 물리 주소 (Physical address) ➡️ 2계층

2. 논리 주소 (Logical address) ➡️ 3계층

3. 포트 주소 (Port address) ➡️ 4계층

4. 응용-특수 주소 (Application-specific Address) ➡️ 5계층

4.1 물리 주소

• 두 node는 링크(link)로 연결되어있음(LAN에 연결)
  프레임(Frame)은 헤더 내에 물리 주소를 포함, 수신된 데이터는 프레임에 캡슐화됨
• 프레임은 LAN을 통해 전달
• 헤더 안의 목적지 주소가 본인이 아니라면 해당 컴퓨터는 Data를 폐기함
• 물리 주소는 하나의 물리 네트워크 내에서 고유해야 한다
• 물리 주소는 48bit(6 byte), 16진법 숫자 12개로 구성되어 사용
  

4.2 논리 주소

🚨 물리 주소는 hop-to-hop delivery를 하며 변하지만, 논리 주소는 변하지 않는다!

• 각 장치(컴퓨터 or 라우터)는 각 물리적 연결에 대해 논리 주소와 물리 주소를 쌍으로 갖는다.
• 라우터는 3개의 네트워크를 연결하고 있으므로, 3쌍(논리 주소, 물리 주소)의 주소를 가진다.

4.3 포트 주소

포트 주소도 hop-to-hop delivery할 때, 변하지 않는다.

• 두 컴퓨터가 동일한 응용 프로그램(a, j)를 사용하고 있지만, FTP를 사용하는 응용 프로그램의 경우, 하나는 Client 프로그램, 다른 하나는 Server 프로그램이기에 포트 주소가 다를 수 있다는 것에 유의 해야 한다.
• 포트 주소는 하나의 10진수로 표기 (0 ~ 65535, $2^{16}$개)