네트워크 모델

* 책 [데이터 통신과 네트워킹] + 이미지 구글

네트워크는 한 지점으로부터 다른 지점으로 데이터를 보내기 위해 h/w, s/w를 조합하여 사용한다.

인터넷 모델

데이터 통신과 네트워크를 주도하는 계층구조 프로토콜 스택은 TCP/IP 프로토콜 그룹이라는 인터넷 모델이다.

물리층(1층), 링크층, 네트워크층, 전송층, 응용층(5층)의 5개 단계로 되어있다.

하나의 장치에서 각 계층은 바로 아래 계층의 서비스를 요구한다.

이러한 통신은 프로토콜에 의해 제어되는데, 해당 계층에서 통신하는 각 장치의 프로세스를 대등 대 대등 프로세스 Peer-to-peer process라고 한다

▲인터넷 모델

▲대등 대 대등 프로세스. 그림의 각 계층은 자신의 계층에 해당되는 데이터를 꺼내고 그 나머지를 하위 계층에 보낸다.

계층간 인터페이스

각 인터페이스는 한 계층이 바로 위 계층에게 제공해야 하는 정보와 서비스를 정의한다.

네트워크는 각 계층의 기능과 계층간 인터페이스를 잘 정의함으로써 모듈성을 지닌다. = 한 계층이 바로 위 계층에 정의된 서비스를 제공해주는 한, 다른 계층을 바꾸지 않고도 그 계층의 기능을 구현하는 방식을 변경/대체할 수 있다.

계층 구성과 기능

 

1계층 물리층 Physical Layer

 

 

* 물리적 매체를 통해 비트 흐름을 전송하기 위해 필요한 기능 조정(개별 비트 전달)

* 인터페이스의 기계적/전기적 규격, 전송 매체를 실제적으로 다룬다.

* 물리적인 장치와 인터페이스가 전송을 위해 필요한 기능과 처리절차를 규정한다.

* 물리층의 데이터는 어떤 해석이 필요없는 비트bit의 스트림(0/1의 연속)으로 구성되는데, 비트를 전송하기 위한 전기적/광학적 신호로 부호화하는 유형을 규정(0,1을 신호로 변환시키는 방법)한다.

* 전송속도(초당 전송되는 비트 수), 즉 신호가 유지되는 비트의 주기 규정

* 비트의 동기화 - 송신자와 수신자는 같은 클록(=같은 비트)을 사용해야 한다

* 다중화 - 효율을 높이기 위해 물리층을 논리적인 채널로 나눈다.

* 회선 교환 - 두 노드 사이에 전용선을 사용

 

 

 

 

 

2계층 데이터링크층 Data link Layer

 

* 물리층을 신뢰성 링크로 변환시켜주고, 노드 대 노드 전달 Node-to-node delivery를 책임진다.(프레임 전송)

* 상위 계층(네트워크층)에서 오류 없는 물리층으로 인식할 수 있도록 한다.

* 네트워크층으로부터 받은 비트 스트림을 프레임 Frame이라는 데이터 단위로 나눈다.

* 프레임을 네트워크상의 다른 시스템에 분배할 경우 프레임의 송신자, 수신자의 물리주소를 지정한다

* 수신 데이터 전송률이 송신 전송률보다 낮을 경우 흐름을 제어한다

* 손상/유실된 프레임을 발견, 재전송하기 위한 매커니즘을 추가함으로써 물리층의 신뢰성을 높인다.

* 둘 이상의 장치가 같은 링크에 연결되어 있을 때 데이터링크층 프로토콜은 주어진 순간에 링크를 사용하는 장치를 결정해야 한다.

 

▲데이터링크층의 지점 대 지점 전달 Hop-to-hop delivery/Node-to-node delivery 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3계층 네트워크층 Network Layer

 

* 네트워크 지원 계층.

* 한 장치에서 다른 장치로 데이터(패킷)를 이동할 때 필요한 물리적인 면을 처리.

* 상위 계층에서 받은 패킷에 발신지와 목적지의 논리주소 Logical address를 헤더에 추가.(근거리 통신망의 경계를 지나서도 전송할 수 있는 전역적인 주소)

* 라우팅의 역할 - 독립적인 네트워크나 링크를 네트워크간 네트워크 또는 대규모 네트워크를 구성하기 위해 서로 연결하고자 할 때 연결하는 장치(라우터/교환기)는 패킷이 최종 목적지에 전달될 수 있도록 경로를 지정하거나 교환 기능을 제공한다

* 개별적인 패킷들의 종단 대 종단 전달을 관리하지만 패킷들 사이의 관계는 인식하지 못함

▲네트워크층에 의한 원천 대 도착 전달 End-to-end delivery

 

 

 

 

 

 

 

4계층 전송층 Transport Layer

 

 

* 전체 메시지의 프로세스 대 프로세스 전달 Process-to-process delivery. 오류제어와 흐름제어를 발신지 대 목적지 수준에서 감독하면서 전체 메시지가 완전하게 바른 순서로 도착하는 것을 보장한다.

* 전송층 헤더는 포트 주소 Port address라는 주소 유형을 포함한다. 네트워크층은 각 패킷을 정확한 컴퓨터에 전달하고 전송층은 전체 메시지를 해당 컴퓨터의 정확한 프로세스에 전달한다.

* 전송층은 메시지를 전송할 수 있는, 순서번호를 가진 세그먼트 단위로 나눈다. 이 번호는 메시지가 목적지에 정확히 도착하게 되면 전송층이 재조립할 수 있도록 하거나 전송 중에 손실된 패킷을 발견하고 대체할 수 있도록 한다

- 비연결 전송층: 각 세그먼트를 독립된 패킷으로 다루고 목적지 시스템의 전송층에 전달.

- 연결 지향 전송층: 패킷을 전달하기 전에 목적지 시스템의 전송층과 연결을 설정. 모든 데이터가 전송된 훌 연결 종료

* 단일 링크가 아닌 종단 대 종단에 대한 흐름 제어&오류 제어(오류 교정은 항상 재전송을 통해 이루어짐)

▲전송층의 프로세스 대 프로세스 전달

 

 

 

 

 

 

 

 

5계층 응용층 Application Layer

 

* 사용자 지원계층. (인터페이스 제공) 사용자가 네트워크 자원에 접근 가능하도록 함.

* 서로 상관없는 소프트웨어 시스템 사이의 상호 연동을 가능하게 함.

* 우편 서비스, 파일 접근/전송/관리, 원격 로그인, www접근 등의 기능 제공

 

 

 

 

 

 

 

OSI 모델

국제표준기구(ISO)에 의해 설계된 개방 시스템 상호연결 Open System Interconnection 이론적인 모델.

7계층으로 구성되어 있다.

▲OSI 모델

 

세션층 Session Layer

네트워크의 대화 제어자. 통신 시스템 사이에서 상호연결을 설정, 유지, 동기화하기 위해 설계됨

 

표현층 Presentation Layer

두 시스템 사이에서 교환되는 정보의 구문과 의미를 다루기 위해 설계됨. 데이터 통역, 암호화, 복호화, 압축