이 글은 보초님 깃허브 레포를 참고해서 공부한 글입니다

OSI 7계층에 대해 설명해 주세요.

OSI 7계층

네트워크 통신 과정을 7개의 계층으로 나누어 각 계층이 특정 기능을 담당하도록 설계되었다.

1. 물리 계층 (Physical Layer)
   • 물리적인 매체(케이블, 리피터, 허브)를 통해 데이터를 전기적, 기계적, 기능적 신호로 변환하여 전송하는 역할을 한다.
   • 데이터 링크 계층으로 부터 받은 데이터를 비트(bit) 단위로 변환하여 전달한다.
2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)
   • 물리 계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 통신에서의 오류를 찾고, 재전송하는 기능을 가지고 있다.
   • 프레임 단위로 데이터를 처리하며, MAC 주소를 사용하여 장치를 식별한다.
3. 네트워크 계층 (Network Layer)
   • 다양한 네트워크 간의 데이터 전송을 담당한다.
   • 데이터 패킷을 목적지까지 라우팅하는 역할을 하며, IP 주소를 사용하여 장치를 식별한다.
4. 전송 계층 (Transport Layer)
   • 통신 세션에서 데이터의 전송을 관리한다.
   • 데이터의 분할, 전송, 재조합을 담당하며, TCP, UDP 와 같은 프로토콜을 사용하여 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장한다.
5. 세션 계층 (Session Layer)
   • 네트워크 상의 두 시스템 간의 세션을 관리한다.
   • 세션의 설정, 유지, 종료를 담당하여 데이터 교환 과정에서의 동기화와 연결을 유지한다.
6. 표현 계층 (Presentation Layer)
   • 데이터의 표현 형식을 처리한다.
   • 데이터를 암호화하거나 압축하는 등의 변환 작업을 수행하여 애플리케이션 계층과 데이터 링크 계층 사이에서 데이터를 변환한다.
7. 응용 계층 (Application Layer)
   • 사용자와 바로 연결되어 사용자의 네트워크 서비스 요구를 충족시킨다.
   • 웹 브라우저, 이메일 클라이언트, 파일 전송 프로토콜(FTP)과 같은 응용 프로그램에 서비스를 제공한다.

Transport Layer와, Network Layer의 차이에 대해 설명해 주세요.

Transport Layer

TCP, UDP 가 대표적이며 Application 계층에서 받은 메시지를 기반으로 세그먼트 또는 데이터그램으로 데이터를 쪼개고 데이터가 오류없이 순서대로 전달되도록 도움을 주는 층이다.

Network Layer

IP, ICMP, ARP 가 대표적이며 한 노드에서 다른 노드로 Transport 계층에서 받은 세그먼트 또는 데이터그램을 패킷화 하여 목적지로 전송하는 역할을 담당한다.

차이점

목적과 기능 : 네트워크 계층은 패킷의 목적지까지의 라우팅을 담당하고, 전송 계층은 데이터의 신뢰성 있는 전송을 보장한다.
데이터 단위 : 네트워크 계층은 패킷, 전송 계층은 세그먼트(TCP), 데이터그램(UDP) 를 사용한다.

L3 Switch와 Router의 차이에 대해 설명해 주세요.

L3 Switch

L2 스위치의 기능(고속 패킷 전달 기능) + 라우팅을 하는 장비를 말한다. 라우팅 테이블을 참조해서 IP 패킷에 IP 주소를 담아 보낸다.

Router

라우팅은 하나 이상의 네트워크에서 경로를 선택하는 프로세스를 말한다. 이 라우팅을 하는 장비를 라우터(Router) 라고 한다. 다른 네트워크에 존재하는 장치끼리 서로 데이터를 주고받을 때 패킷소모 최소화, 경로 최적화 하는 장비이다.

차이점

처리 속도와 성능 : L3 스위치는 고속의 내부 네트워크 트래픽 처리에 최적화된 반면, 라우터는 네트워크 간의 연결과 복잡한 라우팅 정책을 처리하는 데에 초첨을 맞추고 있다.

사용 목적과 환경 : L3 스위치는 주로 대량의 데이터를 빠르게 처리해야 하는 LAN 내에서 사용되고, 라우터는 인터넷 접속이나 WAN 환경에서의 데이터 전송을 담당한다.

각 Layer는 패킷을 어떻게 명칭하나요? 예를 들어, Transport Layer의 경우 Segment라 부릅니다.

• 물리 계층 : 비트
• 데이터링크 계층 : 프레임
• 네트워크 계층 : 패킷, 데이터그램
• 전송 계층 : 세그먼트
• 세션 계층 : 메시지, 데이터
• 표현 계층 : 메시지, 데이터
• 응용 계층 : 메시지, 데이터

각각의 Header의 Packing Order에 대해 설명해 주세요.

1. 물리 계층
   • 헤더 : 없음
2. 데이터 링크 계층
   • 헤더 : 송신지 MAC 주소, 수신지 MAC 주소, 이더타입
   • 패킷 순서와 직접적 관련 정보 없음
3. 네트워크 계층
   • 헤더 : 송신지 IP 주소, 수신지 IP 주소, TTL, 프로토콜 타입
   • 패킷 순서와 관련된 특정 헤더 없음
4. 전송 계층
   • 헤더 : 송신지 포트 번호, 수신지 포트 번호, 시퀀스 번호, 프로토콜 타입
   • 전송 계층의 헤더는 패킷 순서 지정에 중요 역할을함
     • TCP : 헤더에 시퀀스 번호가 포함되어 수신자가 패킷을 올바르게 재정렬한다.
     • UDP : 패킷 순서 지정에 대한 것은 없으며, 수신자는 패킷이 도착하면 처리한다.
5. 세션 계층
   • 패킷 순서와 관련된 특정 헤더 없음
6. 표현 계층
   • 패킷 순서와 관련된 특정 헤더 없음
7. 응용 계층
   • 헤더 : 없음

ARP에 대해 설명해 주세요.

ARP (Address Resolution Protocol)

논리적인 주소인 IP 주소를 물리적 주소인 MAC 주소로 변환하기 위한 프로토콜
그 반대로는 RARP 가 있다.

동작 과정

1. 해당 IP 주소에 맞는 MAC 주소를 찾기 위해 해당 데이터를 브로드캐스팅을 통해 연결된 네트워크에 있는 장치한테 모두 보낸다.
2. 맞는 장치가 있으면 해당 장치는 보낸 장치에게 유니캐스트로 데이터를 전달해 주소를 찾게 된다.