[네트워크] 네트워크의 기능 - OSI 7계층, 프로토콜과 인터페이스

프로토콜

서로 다른 호스트(노드)의 동일한 계층간 통신 규칙

 

인터페이스

같은 호스트(노드)에 위치한 상하위 계층 사이의 규칙

 

서비스

하위 계층이 상위 계층에 제공하는 인터페이스

 

 

OSI 7계층 모델

ISO에서 제안한 OSI 7 Layer

ISO: International Standard Organization

OSI: Open System Interconnection

응용 계층

사용자에게 다양한 응용 서비스를 지원한다.

ex) http, ftp, email, telnet ...

 

표현 계층

데이터의 의미(semantic)와 표현방법(syntax)을 처리한다.

양측 호스트가 서로 이해할 수 있는 표준 방식으로 코딩한다.

압축, 암호화 및 복호화를 표현 계층에서 처리한다.

 

세션 계층

상위적(논리적) 연결인 세션 기능을 제공한다.

대화(dialog)제어

토큰(token)제어

동기화(synchronization)

 

전송 계층

송수신 프로세스의 단대단 연결을 담당한다. (종단간: end-to-end)

따라서 프로세스를 구별할 수 있는 주소의 개념이 필요하다. ex)포트번호

논리적으로 생긴 통신 문제를 처리한다. ex)전송속도, 전송오류, 흐름제어 등

 

 

네트워크 계층

데이터 단위명: 패킷(packet)

주소(address)를 이용해 여러 호스트간의 전송 경로를 선택하는 라우팅 문제를 처리한다.

[전달 경로설정]

• 정적(static): 사전에 정해진 경로를 이용한다.
• 동적(dynamic): 네트워크 상황을 고려하여 판단한다.

[혼잡 제어] (congestion control)

네트워크에 데이터가 너무 많으면 속도가 낮아지는데, 이를 조절한다.

네트워크 계층에서 혼잡제어를 하지 않을 경우, 전송계층에서 수행하기도 한다.

->인터넷의 경우 ip는 혼잡제어하지 않고, TCP에서 혼잡제어한다.

 

데이터 링크 계층

데이터 단위명: 프레임(frame)

물리계층의 전송오류를 해결(잡음 등)하고, 흐름 제어를 제공한다.

->오류제어, 흐름제어

두 개의 노드가 1:1로 연결된 환경에서 데이터 전송을 지원한다.

[프레임 헤더에 포함되는 정보]

• MAC주소
• 오류 제어 관련정보: 오류검출정보, 순서번호)
• 흐름 제어 관련정보: 버퍼(윈도우)의 크기, Ready/Not ready 플래그 등

효율적인 처리를 위해 트레일러(trailer)를 이용하기도 한다.

 

 

 

물리계층

전송매체의 물리적(기계적, 전기적) 인터페이스를 다룬다.

->개별 정보의 비트(bit) 교환 문제, 데이터의 전송 속도, 클럭 동기화, 물리적 연결 형태 등

하드웨어로 구현된다.

 

 

다음과 같이 TCP/IP 4계층으로 나타내기도 한다.

 

계층모델 내부에서의 정보 전달

송신 호스트의 응용계층에서 출발해 순차적으로 물리계층까지 도달한다.

이 때, 하위 계층으로 이동하면서 각 계층 프로토콜에서 정의한 header가 추가된다.

정보가 수신 호스트에 도착하면, 1계층은 자신에게 주어진 정보를 사용한 후, 나머지 정보를 2계층에 전달한다.

각 계층에서 이용할 정보를 순차적으로 헤더 정보를 처리한 후 목표계층까지 도달한다.

 

중계 노드(라우터 Router)

중계 노드는 7계층 중 4계층 (네트워크 계층) 까지의 기능만 수행한다.

헤더 정보를 해석하여 그에 따라 적절한 경로로 전달하며, 전달하기 전에 헤더 정보를 필요에 따라 수정하기도 한다.

->라우팅(Routing): 경로배정기능

네트워크 계층까지만 기능을 수행하는 중계노드(Router)

 

인터네트워킹

게이트웨이 (Gateway)

인터네트워킹을 수행하는 시스템을 지칭한다.

OSI계층 중 Transport계층 (4계층) 이상에서 프로토콜 변환 기능을 수행한다.

 

리피터 (Repeater)

전송 거리가 멀어지면서 신호가 약해지는데, 이를 증폭해준다.

이 때, 잡음도 함께 증폭되므로 물리적 한계가 존재한다.

 

브리지 (Bridge)

논리적으로 분리된 세그먼트가...

같은 프로토콜을 이용하는 경우, 동일한 세그먼트에 속했는지 아닌지를 구분하여 처리한다.

다른 프로토콜을 이용하는 경우, 프로토콜 변환 기능을 제공할 수 있다.

 

라우터 (Router)

물리 계층, 데이터링크 계층, 네트워크 계층 기능들을 각각 제공한다.

경로 선택 기능을 제공한다.

 

 

프로토콜

 

통신시스템이 데이터 교환에 이용하는 통신규칙

ex)전화

 

계층 모델에서는 각 계층 프로토콜이 독립적이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

프로토콜 관련 용어

PDU (Protocol Data Unit)

- 프로토콜: 다른 호스트(노드), 같은 계층간 통신

SDU (Service Data Unit)

- 서비스: 같은 호스트(노드), n계층과 n-1계층간 통신

OSI 각 계층에서 규격화된 데이터에 대한 명칭

- APDU(Application Protocol Data Unit): 응용 계층

- PPDU(Presentation Protocol Data Unit): 표현 계층

- SPDU(Session Protocol Data Unit): 세션 계층

- TPDU(Transport Protocol Data Unit): 전송 계층

세그먼트(Segment): TCP 프로토콜에서 사용

데이터그램(Datagram): UDP 프로토콜에서 사용

- NPDU(Network Protocol Data Unit): 네트워크 계층

패킷(Packet)

- DPDU(Data Link Protocol Data Unit): 데이터 링크 계층

프레임(Frame)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[출처]