네트워크 시스템의 Layer and Architecture
인터넷 프로토콜 스택 5계층
Protocol
: 컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고 받는 양식과 규칙
서로 다른 환경에서 데이터의 형태를 일정하게 규정하여 충돌 및 지연 등의 문제를 방지한다
Protocol Stack
: 다양한 계층의 프로토콜들을 모두 합친 것
하나의 프로토콜에서 모든 작업을 수행하지 않고 다수의 통신 프로토콜을 사용한다. (데이터 처리 시스템에서 통신의 복잡도를 높히기 때문)
인터넷 프로토콜 스택 5계층
응용 계층
: 사용자 관점에서 여러 하위 통신 프로토콜들에 대한 사용자 인터페이스를 제공하는 계층PDU
: 메시지프로토콜
: HTTP(웹 문서 및 request 전송), SMTP(전자 메일 전송), FTP(파일 전송)전송 계층 프로토콜을 기반으로 호스트 간 연결을 확립
전송 계층
: Endpoint 간에 응용 계층의 메시지를 신뢰성 있게 전달하기 위해 논리적 통신 서비스를 제공하는 계층 (Endpoint는 클라이언트와 서버를 의미)PDU
: 세그먼트(TCP), 데이터그램(UDP)프로토콜
: TCP, UDPPort 번호에 해당하는 응용 프로세스에 데이터를 전달함(Port 번호로 동일 호스트 내에 프로세스를 구분함)
네트워크 계층
: 논리적 주소 체계에 따라 라우팅을 통해 호스트들 사이에 패킷 전달을 제공하는 계층PDU
: 데이터그램 (IP 패킷이라고 많이 부르지만, IP 데이터그램이라고 부르는 것이 더 정확함, 참고)프로토콜
: IP📌
논리적 주소 체계
: IP 주소를 의미함.포워딩
: 다음 라우터에게 IP 데이터그램을 넘겨주는 것.라우팅
: IP 데이터그램을 한 번에 하나의 라우터 씩 이동시키면서 목적지 호스트까지의 최적의 경로를 찾는 방식.
데이터링크 계층
: 장치 간 전기 신호를 전달하는 물리 계층을 이용하여 동일 네트워크 상의 주변 장치들끼리 전송 에러 없이 통신할 수 있도록 하는 계층PDU
: 프레임프로토콜
: Ethernet, WiFi상위 계층(네트워크 계층)이 불안정한 물리 계층을 신뢰할 수 있도록 전송 에러를 없앤다
프레이밍(데이터를 프레임으로 나누어 그룹화), 흐름 제어, 에러 제어 (참고)
물리 계층
: 비트 데이터를 전기적 신호로 변환하여 물리적인 전송 매체를 통해 다음 노드로 전송하는 계층PDU
: 비트(0과 1은 전기적 on/off 상태를 의미)물리적인 전송 매체 : 광케이블 등
인코딩
: 비트 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 것디코딩
: 아날로그 신호를 비트 데이터로 변환하는 것데이터 전송시에 잡음, 간섭, 왜곡, 지연 등의 영향을 받는다. (데이터링크 계층의 필요성)
PDU(Protocol Data Unit)
: 각 프로토콜 스택 계층의 데이터 단위 (PDU = SDU + PCI)
SDU(Service Data Unit)
: 각 프로토콜 스택 간에 전송하는 데이터 단위PCI(Protocol Control Information)
: 프로토콜 제어 정보(헤더와 같은 의미)캡슐화
: 송신측의 각 계층에서 데이터에 PCI(헤더)를 덧붙히는 과정역캡슐화
: 수신측의 각 계층에서 캡슐화된 데이터에 PCI(헤더)를 벗겨내는 과정
**계층을 구조화한 이유
: 복잡한 구조의 통신 시스템을 기능별로 나누어 명확하고 구체적으로 구분하여 각각의 모듈로써 효과적으로 분업시키기 위함이다.**
네트워크를 계층으로 나눈 이유
OSI 각 계층을 나누어 어떤 계층에서 문제가 생긴다면 다른 계층은 건드리지 않고 한 계층의 문제만 해결할 수 있기 때문에 유지 보수 측면에서 강점을 가지고 있다.
상하구조인 이유
상하 구조를 통해서 상위 계층이 정삭적으로 동작하기 위해서 그 하위 계층이 모두 정상 동작을 해야하기 때문이다.
OSI 7계층
인터넷 프로토콜 스택 5계층의 응용 계층을 응용 계층
,표현 계층
, 세션 계층
으로 나눈 모델이다. (응용 계층의 부담을 덜기 위함)
응용 계층
표현 계층
: 네트워크의 데이터 번역을 통해 데이터 형식의 차이를 다루는 계층MIME 인코딩, 암호화가 이루어진다
세션 계층
: 두 호스트 프로세스 간 세션 설정/유지/종료하는데 필요한 기능을 제공하는 계층두 호스트 프로세스 간의 연결이 손실되면 연결을 복구 시도를 하는 계층이다.
세션
: 네트워크 상에서 종단간의 일회용 논리적 연결을 의미함
전송 계층
네트워크 계층
데이터링크 계층
물리 계층
현재 인터넷은 OSI 7계층이 아닌 TCP/IP 계층 모델을 따른다
현대의 인터넷이 TCP/IP 모델을 따르는 이유는 OSI 모델이 TCP/IP 모델과의 시장 점유 싸움에서 졌기 때문이다.
TCP/IP 계층
TCP/IP 계층은 2가지 버전이 있다 → TCP/IP Original(4계층)
, TCP/IP Updated(5계층)
오늘날에는
TCP/IP Updated(5계층)
모델이 더 많이 사용된다인터넷 프로토콜 스택 5계층이 사용 중인
TCP/IP Updated(5계층)
모델을 따른다.
논리적 주소 체계
IP 주소
: 인터넷에 연결된 모든 컴퓨터들이 논리적으로 갖는 고유 주소
Domain Name
: IP 주소를 전부 입력하기 힘들기 때문에 도메인 네임이 등장DNS
: 도메인 네임을 IP 주소로 매핑시켜주는 시스템
IP
: TCP/IP 기반의 인터넷 망을 통해 IP 데이터그램을 전달하는 프로토콜
IP 데이터그램
: IP 헤더 + 데이터IP 네트워크
: IP 프로토콜 기반으로 구축된 네트워크. 현재의 인터넷을 지칭함
IPv4 와 IPv6
기존 IPv4의 주소 고갈문제와 를 해결하고자 IPv6가 생겼다.
IPv4 와 IPv6의 헤더
IPv4(Internet Protocol Version 4) | IPv6(Internet Protocol Version 6) | |
---|---|---|
주소 크기 | 32비트 | 128비트 |
헤더 종류 | 1종류 | 2종류(기본 헤더 & 확장 헤더) |
헤더 크기 | 가변 크기 헤더(옵션에 따라 달라짐) | 고정 크기 헤더(기본 40바이트) |
주소 표기법 | . 으로 구분하며 4자리의 10진 표기법(192.168.10.1) | : 으로 구분하며 8자리의 16진 표기법(2001:0DB8:1000:0000:0000:0000:1111:2222) |
패킷 크기 제한 | 64kbyte | 없음 |
인증 및 보안 기능 | 없음 | 확장 헤더를 통해 적용 가능 |
IPv6가 IPv4에 비해 가지는 이점
패킷을 단편화 하지 않아 효율적인 라우팅이 가능하다
확장 헤더를 통해 인증 및 보안 기능을 적용할 수 있어서 데이터 무결성을 제공한다
Last updated