프로토콜 Protocol
📌 노드 간에 정보를 올바르게 주고받기 위해 합의된 규칙이나 방법
- 통신 과정에서 일반적으로는 여러 프로토콜을 함께 사용
- 모든 프로토콜에는 목적과 특징이 있다
- 프로토콜마다 목적과 특징이 다르기에 이에 부합하는 정보도 달라질 수 있으며, 따라서 특정 프로토콜로 주고받는 패킷의 부가 정보도 달라질 수 있다. → 프로토콜마다 패킷의 헤더 내용이 달라질 수 있다
네트워크 참조 모델
- 통신이 일어나는 각 과정을 계층으로 나눈 구조
통신 과정을 계층적으로 나눈 이유
- 네트워크 구성과 설계가 용이
- 네트워크 문제 진단과 해결이 용이
대표적인 네트워크 참조 모델
- OSI 모델(OSI 7계층)
- TCP/IP모델(TCP/IP 4계층)
OSI 모델
- 국제 표준화 기구(ISO)에서 만든 네트워크 참조 모델
- 물리 계층(physical layer)
- 1과 0으로 표현되는 비트 신호를 주고받는 계층
- 통신 매체에 맞는 신호로 운반되도록 비트 데이터의 변환이 이루어지고 통신 매체를 통한 송수신이 이루어지는 계층
- 데이터 링크 계층(data link layer)
- 네트워크 내 주변 장치 간의 정보를 올바르게 주고받기 위한 계층
- 물리 계층을 통해 주고받은 정보에 오류가 없는지 확인하고, MAC 주소 체계를 통해 네트워크 내 송수신지를 특정
- 전송 과정에서 발생할 수 있는 충돌 문제 해결
- 네트워크 계층(network layer)
- 메시지를 (다른 네트워크에 속한) 수신지까지 전달하는 계층
- 네트워크 간의 통신이 이루어짐, 인터넷을 가능하게 하는 계층
- IP 주소 체계를 통해 통신하고자 하는 수신지 호스트와 네트워크를 식별하고, 원하는 수신지에 도달하기 위한 최적의 경로를 결정
- 전송 계층(transport layer)
- 신뢰성 있고 안정성 있는 전송을 해야할 때 필요한 계층
- 패킷의 흐름을 제어하거나 전송 오류를 점검해 신뢰성 있고 안정적인 전송이 이루어지도록 함
- 포트라는 정보를 통해 실행 중인 응용 프로그램 식별
- 세션 계층(session layer)
- 세션(통신을 주고받는 호스트의 응용 프로그램 간 연결 상태)을 관리
- 연결 상태를 생성하거나 유지하고, 종료 되었을 때는 끊어주는 역할
- 표현 계층(presentation layer)
- 문자를 컴퓨터가 이해할 수 있는 코드로 변환하거나, 압축, 암호화
- 응용 계층(application layer)
- 사용자 및 사용자가 이용하는 응용 프로그램에 대한 다양한 네트워크 서비스
- 사용자 및 사용자가 이용하는 응용 프로그램에 대한 다양한 네트워크 서비스
TCP/IP 모델
- TCP/IP 4계층
- 인터넷 프로토콜 스위트(internet protocol suite)
- TCP/IP 프로토콜 스택(protocol stack)
- 네트워크 액세스 계층
- 링크 계층, 네트워크 인터페이스 계층
- OSI 모델의 데이터 링크 계층과 유사
- 인터넷 계층
- OSI 모델의 네트워크 계층과 유사
- 전송 계층
- OSI 모델의 전송 계층과 유사
- 응용 계층
- OSI 모델의 세션 + 표현 + 응용 계층과 유사
📌 새로운 프로토콜과 네트워크 장비는 만들어지고 있고, 모든 프로토콜이 모든 모델의 특정 계층에 완벽히 대응되지는 않음
네트워크 참조 모델이나 특정 계층은 네트워크를 작동시키는 주체가 아니다!
네트워크 참조 모델에 속한 프로토콜과 네트워크 장비가 네트워크를 작동시키는 주체이다!
캡슐화와 역캡슐화
- 송신 과정에서 캡슐화, 수신 과정에서 역캡슐화
- 메시지는 송신지 입장에서는 가장 높은 계층에서부터 가장 낮은 계층으로 이동
- 메시지는 수신지 입장에서는 가장 낮은 계층에서부터 가장 높은 계층으로 이동
- 캡슐화(encapsulation): 계층 별 프로토콜의 목적과 특징에 부합하는 헤더(+트레일러) 추가
- 상위 계층으로부터 내려받은 패킷을 페이로드 삼아, 프로토콜에 걸맞은 헤더를 덧붙인 후 하위 계층으로 전달
- 상위 계층의 패킷은 하위 계층에서의 페이로드로 간주
- 역캡슐화(decapsulation): 계층 별 프로토콜의 목적과 특징에 부합하는 헤더 제거
PDU(Protocol Data Unit)
- 각 계층에서 송수신되는 메시지의 단위
- 주로 전송 계층 이하의 메시지를 구분하기 위해 사용
- 현재 계층의 PDU = 상위 계층 데이터 + 현재 계층의 프로토콜 헤더(및 트레일러)
트래픽(traffic)
- 네트워크 내의 정보량
- 트래픽은 주로 노드에서 측정: 특정 시점에 노드를 경유하는 정보량
- 과도한 트래픽이 야기하는 문제: 과부하(성능 저하) 발생
처리율(쓰루풋, throughput)
- 단위 시간당 네트워크를 통해 실제로 전송되는 정보량
- 표현 단위
- bps(bit/s)
- Mbps(Mbit/s)
- Gbps(Gbit/s)
- pps(packets per second)
대역폭(bandwidth)
- 컴퓨팅 영역에서의 정의 - 단위 시간 동안 통신 매체를 통해 송수신할 수 있는 최대 정보량
- 정보를 주고받을 폭
- bps, Mbps, Gbps 단위 사용
패킷 손실(packet loss)
- 송수신되는 패킷이 손실된 상황
- 손실된 패킷 수, 전체 패킷 / 유실된 패킷(백분위) 사용
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