프로토콜/OSI 7계층/인터넷 모델

1. 프로토콜

(1) 프로토콜의 설계 과정- 모듈화

• 계층 구조
• 계층 사이에 인터페이스
• 같은 계층끼리 데이터를 전달 / 데이터를 전달하는 규칙을 프로토콜이라고 함

(2) 프로토콜 설계 시 고려 사항

• 주소 표현
  • 일대일 통신
  • 일대다 통신 (예) 브로드캐스팅 표기 방법, 멀티캐스팅 표기 방법)
• 오류 제어
  • 데이터 분실 오류
    • 송신 호스트에서 타임아웃 등의 기능으로 오류를 감지
  • 데이터 변형 오류
    • 수신 호스트가 CRC 방식 등의 오류 검출 기법 
  • 데이터 전송 오류를 해결하는 방법 - 데이터를 재전송
• 흐름 제어
  • 물리적인 오류가 없었는데도 데이터를 분실하는 경우   
  • 송수신 호스트 사이의 데이터 전송/처리 속도 차이
  • 수신 호스트에 데이터가 도착하면 내부 버퍼에 보관했다가 처리
  • 송신 호스트가 데이터를 전송하는 속도 > 수신 호스트의 버퍼 처리 속도 
    -> 논리적인 데이터 분실 오류 발생
• 데이터 전달 방식
  • 전이중 방식 (양쪽에서 데이터를 동시에 전송)
  • 반이중 방식(특정 시점에는 한 방향으로만 전송)

(3) 서비스 프리미티브

• 통신 프로토콜의 프리미티브

 

2.  OSI 7계층

(1) OSI 7계층 모델

• 용어 정의
  • 동일 계층에 위치 -> 동료 프로세스
  • 상하로 이웃하는 계층에 위치한 모듈 -> 사이에 인터페이스 정의
  • 상위 계층에서는 하위 계층의 인터페이스를 통해
    하위 계층의 서비스를 이용할 수 있음
  • 송신 호스트에서 데이터를 전달 할 때는 하위 계층을 통하여 간접적으로 서비스를 요청
    -> 최하위에 있는 물리 계층까지 반복
    ->수신 호스트에서는 상위 계층으로 데이터가 전달
    ->프로토콜 기능 동작
• 헤더 정보
  • 일반 사용자 : 전송 데이터를 응용 계층에 보냄
    -> 응용 계층 : 데이터에 자신의 프로토콜에서 정의한 헤더 정보를 추가하여 표현 계층에 보냄
    -> 표현 계층 : 위와 마찬가지
    -> 반복
    ->물리 계층 : 수신 호스트에 데이터를 물리적으로 전송
    -> 송신 절차와 반대 방향으로 각 계층에서 헤더를 제거하는 작업 반복
    ->최상위 수신자 : 원래의 전송 데이터만 받는다
  • 헤더 정보는 프로토콜마다 다르게 정의
  • 헤더 정보는 주소, 오류 제어 , 흐름 제어를 위한 정보들을 포함
  • 프로토콜을 이해한다 == 헤더 정보를 이해한다
  • 헤더는 중요한 정보를 담고 있음
  • 인터넷의 기본 프로토콜 : TCP, UDP , IP 헤더
• 중개 기능
  • 중개 노드인 라우터는 데이터의 헤더 정보를 해석해서 적절한 경로를 선택
  • 다음 라우터로 보내기 전에 헤더 정보를 수정

(2) 계층별 기능

 

3. 인터넷 모델

• 네트워크 계층 - IP 프로토콜
• 전송 계층 - TCP 프로토콜 , UDP 프로토콜

(1) 구현 환경

• 전송 계층 까지의 기능을 시스템 공간인 운영체제 내부에 구현
• TCP/IP 를 이용하려면 소켓 기능이 필요 ,
  사용자 공간에서 네트워크 응용 기능을 지원하는 프로그램을 작성해야 함

(2) 시스템 공간

• 소켓 인터페이스 - 시스템 콜 기능으로 구현
  -> 사용자 프로그램에서는 함수 호출 방식으로 사용
• 인터넷 네트워크 계층은 IP로 구현되며
  전송 패킷의 올바른 경로 선택 기능을 제공 

 

 

(3) 사용자 공간

• 소켓 시스템 콜 호출 -> TCP UDP 기능 사용 가능
• 네트워크 프로세스는 포트 하나를 할당
• 인터넷 으용 프로세스의 고유 주소는 IP 주소와 포트번호의 조합

 

(4)프로토콜 계층 구조

• 주소문제를 해결하기 위한 ARP/RARP 프로토콜
• 오류 문제를 해결하기 위한 ICMP 프로토콜
• ARP 프로토콜 - 수신 호스트의 주소 변환 기능을 제공
                          - 사용자가 입력한 원격 IP 주소를 이용해 원격 MAC 주소를 제공하는 프로토콜
• RARP 프로토콜
  • 파일 시스템이 존재하지 않는 시스템에서 사용
  • LAN 카드에 보관된  MAC 주소를 이용해 자신의 IP 주소를 얻어내는 프로토콜
• ICMP 프로토콜
  • 오류 메시지를 송신 호스트에 전송하는 기능을 담당하는 프로토콜