[11. 응용 SW 기초 기술 활용] 인터넷, OSI 7 Layer, TCP/IP 4 Layer

💡 인터넷 (Internet)

TCP/IP 프로토콜 기반으로 전 세계 수많은 컴퓨터와 네트워크들이 연결된 광범위한 컴퓨터 통신망
!!! 인터넷에 연결된 모든 컴퓨터는 고유한 IP 주소를 가짐

(1) IP 주소 (Internet Protocol)

인터넷에 연결된 모든 컴퓨터 자원을 구분하기 위한 고유한 주소 (32 bit)

• 네트워크 부분의 길이에 따라 A~E 클래스 구성
  • A Class (0 ~ 127) : 국가 or 대형 통신망
  • B Class (128 ~ 191) : 중대형 통신망
  • C Class (192 ~ 223) : 소규모 통신망
  • D Class (224 ~ 239) : 멀티캐스트용
  • E Class : 실험적 주소, 공용 X

(2) 서브네팅 (Subnetting)

할당된 네트워크 주소를 다시 여러 개의 작은 네트워크로 나누어 사용하는 것

• 서브넷 마스크 = 4바이트의 ip 주소 중 네트워크와 호스트 주소를 구분하기 위한 비트
• 서브넷 마스크는 각 클래스마다 다르게 사용됨

(3) IPv6 (Internet Protocol v6)

현재 IP 주소 체계인 IPv4의 주소 부족 문제 해결 위해 개발 (128 bit)

• IPv6 구성
  • 16 bit씩 8부분, 총 128 bit 구성
  • 각 부분을 16진수로 표현 / 콜론으로 구분
  • 3가지 주소 체계
    • 유니캐스트 (1:1) / 멀티캐스트 (1:다) / 애니캐스트 (1:1, 가장 가까이)

• 자료 전송 속도 빠름
• 인증성, 기밀성, 데이터 무결성 지원으로 보안 문제 해결
• 주소의 확장성, 융통성, 연동성 뛰어남
• 실시간 흐름 제어로 향상된 멀티미디어 기능 지원
• 패킷 크기 확장 가능하므로 패킷 크기에 제한 X
• 기본 헤더 + 확장 헤더로 다양한 정보 저장 가능하여 네트워크 기능 확장 용이
• IPv4와의 뛰어난 호환성

(4) 도메인 / DNS

• 도메인 네임 : 숫자로 된 IP 주소를 사람이 이해하기 쉬운 문자 형태로 표현한 것
• DNS : 문자로 된 도메인 네임을 컴퓨터가 이해 가능한 IP 주소로 변환하는 역할을 하는 시스템

💡 OSI 참조 모델

다른 시스템 간 원활한 통신을 위해 ISO (국제 표준화 기구)에서 제안한 통신 규약 (Protocol)
하위 계층 (1~3, 물데네) + 상위 계층 (4~7, 전세표응) / 이미지 출처

(1) 물리 계층

0, 1 비트 정보를 회선에 보내기 위한 전기적 신호 변환

• 관련 장비 - 리피터, 허브
• 프로토콜 - RS-232C
• 전송 단위 - 비트

(2) 데이터링크 계층

인접 시스템 간 데이터 전송, 전송 오류 제어
동기화, 오류 제어, 흐름 제어, 회선 제어

• 관련 장비 - 브리지, 스위치
• 프로토콜 - HDLC
• 전송 단위 - 프레임

(3) 네트워크 계층

단말기 간 데이터 전송 위한 최적화된 경로 제공

• 관련 장비 - 라우터
• 프로토콜 - IP, ICMP
• 전송 단위 - 패킷

(4) 전송 계층

송수신 프로세스 간 연결 / 신뢰성 있는 통신 보장
데이터 분할, 재조립, 흐름 제어, 오류 젱, 혼잡 제어

• 관련 장비 - 스위치
• 프로토콜 - TCP, UDP
• 전송 단위 - 세그먼트

(5) 세션 계층

송수신 간 논리적 연결 / 연결 접속, 동시제어

• 관련 장비 - 호스트 (PC)
• 프로토콜 - RPC, NetBIOS
• 전송 단위 - 데이터

(6) 표현 계층

데이터 형식 설정, 부호 교환, 암/복호화, 압축

• 관련 장비 - 호스트 (PC)
• 프로토콜 - JPEG, MPEG
• 전송 단위 - 데이터

(7) 응용 계층

사용자와 네트워크 간 응용서비스 연결, 데이터 생성

• 관련 장비 - 호스트 (PC)
• 프로토콜 - HTTP, FTP
• 전송 단위 - 데이터

💡 프로토콜 (Protocol)

서로 다른 기기들 간 데이터 교환을 원활하게 수행할 수 있도록 표준화시켜 놓은 통신 규약

• 기본 요소
  • 구문 (Syntax) : 전송하고자 하는 데이터의 형식, 부호화, 신호 레벨 등 규정
  • 의미 (Semantics) : 두 기기 간 효율 정확한 정보 전송을 위한 협조 사항과 오류 관리 위한 제어 정보 규정
  • 시간 (Timing) : 두 기기 간 통신 속도, 메시지의 순서 제어 등 규정
• 기능
  • 단편화, 재결합, 캡슐화, 동기화, 흐름 제어, 오류 제어, 순서 제어,
    주소 지정, 다중화, 경로 제어, 전송 서비스 등

💡 TCP/IP

인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜

• TCP (Transmission Control Protocol)
  • OSI 7 Layer의 전송 계층(4)에 해당
  • 가상회선 기반의 연결형 서비스 제공
    ex) 패킷 다중화, 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어 등
• IP (Internet Protocol)
  • OSI 7 Layer의 네트워크 계층(3)에 해당
  • 데이터그램 기반의 비연결형 서비스 제공
    ex) 패킷 분해/조립, 주소 지정, 경로 선택 등

(1) 네트워크 액세스 계층 [물,데]

실제 데이터(프레임) 송/수신 제공 (5가지)

• Ethernet (IEEE 802.3) : CSMA/CD 방식의 LAN
• IEEE 802 : LAN 위한 표준 프로토콜
• HDLC : 비트 위주의 데이터 링크 제어 프로토콜
• X.25 : 패킷 교환망 통한 DTE-DCE 간 인터페이스 제공 프로토콜
• RS-232C : 공중 전화 교환망(PSTN) 통한 DTE-DCE 간 인터페이스 제공 프로토콜

(2) 인터넷 계층 [네]

데이터 전송을 위한 주소 지정 및 경로 설정 제공 (5가지)

• IP (인터넷 프로토콜)
  • 전송할 데이터에 주소를 지정하고, 경로 설정하는 기능
  • 비연결형인 데이터그램 방식을 사용하는 것으로, 신뢰성 보장 X
• ICMP (인터넷 제어 메시지)
  • IP와 조합하여 통신중 발생하는 오류 처리와 전송 경로 변경 위한 제어 메시지 관리
  • 헤더는 8 Byte로 구성
• IGMP (인터넷 그룹 관리) : 멀티캐스트 지원하는 호스트나 라우터 사이에 멀티캐스트 그룹 유지 위해 사용
• ARP (주소 분석) : 호스트의 IP 주소 -> 호스트와 연결된 네트워크 접속 장치의 물리 주소(MAC)로 변경
• RARP (반대 주소 분석) : ARP와 반대로 물리 주소(MAC) -> 호스트 IP 주소로 변경

(3) 전송 계층 [전]

호스트들 간 신뢰성 있는 통신 제공 (3가지)

• TCP (Transmission Control)
  • 양방향 연결형 서비스 제공
  • 가상 회선 연결 서비스 제공
  • 스트림 위주 전달 (패킷 단위)
  • 신뢰성 있는 경로 확립 / 메시지 전송 감독
  • 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어
  • 패킷의 분실,손상,지연,순서틀림 등 발생할 때 투명성이 보장되는 통신 제공
  • 기본 헤더 크기 : 20 ~ 60 Byte / 선택적으로 40 Byte 추가 가능

• UDP (User Datagram)
  • 데이터 전송 전 연결을 설정하지 앙ㄴㅎ는 비연결형 서비스
  • 단순한 헤더 구조 -> 적은 오버헤드, 제어 없으므로 전송 속도 빠름
  • 고속의 안정성 있는 전송 매체를 사용하여 빠른 속도 필요로 하는 경우 / 동시에 여러 사용자에게 데이터 전달할 경우 / 정기적으로 반복해서 전송할 경우
  • 실시간 전송에 유리, 신뢰성 < 속도 중요시하는 네트워크
  • 헤더 내용 :소스 포트번호, 도착지 포트번호, 길이, 체크섬 등

• RTCP (Real-Time Control)
  • RTP (실시간 전송) 패킷의 전송 품질 제어 위한 제어 프로토콜
  • 세션 참여한 각 참여자들에게 주기적으로 제어 정보 전송
  • 하위 프로토콜은 데이터 패킷과 제어 패킷의 다중화 제공
  • 데이터 전송을 모니터링하고 최소한의 제어와 인증 기능만 제공
  • RTCP 패킷은 항상 332비트의 경계로 끝남

(4) 응용 계층 [세,표,응]

응용 프로그램 간 데이터 송/수신 제공 (6가지)

• FTP (파일 전송) : 컴퓨터 ~ 컴퓨터/인터넷 간 파일 주고받을 수 있도록 하는 원격 파일 전송
• SMTP (단순 메일 전송) : 전자 우편 교환
• TELNET : 멀리 떨어진 컴퓨터에 접속하여 자신 컴퓨터처럼 사용 가능, 가상의 터미널 기능 수행
• SNMP (단순 네트워크 관리)
  • TCP/IP의 네트워크 관리 프로토콜
  • network 기기의 network 정보를 network 관리 시스템에 보내는데 사용
• DNS (도메인 이름 시스템) : 도메인 네임을 IP 주소로 매핑하는 시스템
• HTTP (하이퍼텍스트 전송) : WWW에서 HTML 문서를 송수신 하기 위한 표준 프로토콜