OSI 7 계층 모델
국제 표준화 기구(ISO)가 발표한 표준안으로 통신이 일어나는 과정일 7단계로 구분해서 한눈에 들어올 수 있도록 보여준다(통신의 복잡도를 최소화 함)
TCP/IP 계층 모델
미국에서 개발한 인터넷의 기본 통신 프로토콜, DOD Model(미국방성 모델)을 기반으로 개발
˙TCP - 데이터의 전송방법을 결정하는 프로토콜
OSI 7 계층 중 "전송계층"에 해당하며 신뢰성 있는 연결형 서비스를 제공하고
패킷의 다중화, 순서제어, 오류제어, 흐름제어 기능을 제공한다.
(어떻게 전송할것인지, 송신자와 수신자 간에 연결을 해 놓고 준비를 하는것을 TCP라고 한다.)
˙IP - 인터넷상에서 각 호스트의 주소를 결정하는 프로토콜
OSI7 계층의 "네트워크"계층에 해당하며 데이터그램 기반으로 하는 비연결형 서비스를 제공하고
패킷의 분해/조립, 주소지정, 경로(라우터)선택 기능을 제공한다.
데이터그램
데이터를 전송할 때 경로를 미리 지정해 놓지 않고 상황에 따라 그때 그때 트래픽(데이터 보내는 양)이 많으면 경로를 고쳐서 가는것을 말한다.
| OSI 7 계층 | TCP/IP계층 | 프로토콜 | |||
| 7 | 응용 계층 (Application Layer) | 4 | 응용계층 | FTP / TELNET / SMTP / TFTP / DNS / SNMP | |
| 6 | 표현 계층 (Presentation Layer) | ||||
| 5 | 세션 계층 (Session Layer) | ||||
| 4 | 전송 계층 (Transport Layer) | 3 | 전송계층 | TCP / UDP | |
| 3 | 네트워크 계층 (Network Layer) | 2 | 인터넷 계층 | IP / ARP / RARP / ICMP / IGMP | |
| 2 | 데이터 링크 계층 (Data-Link Layer) | 1 | 네트워크 엑세스 | Network interface | |
| 1 | 물리 계층 (Physical Layer) |
| OSI 7 계층 | 특징 | |
| 7 | 응용 계층 (Application) | 사용자가 네트워크에 접근할 수 있도록 인터페이스와 서비스 제공 프로토콜 : HTTP(80) , FTP(20,21) , Telnet(23) , SMTP(25) , DNS(53) , TFTP(69) |
| 6 | 표현 계층 (Presentation) | 세션계층에서 받은 데이터를 응용계층에 적합한 형태로 변환 암호화, 압축, 코드변환, 구문검색 기능 수행 ASCII , EBCDIC , GIF , JPEG , AVI 등 |
| 5 | 세션 계층 (Session) | 통신 시스템간의 상호작용, 동기화, 프로세스간 동기제어기능 수행. |
| 4 | 전송 계층 (Transport) | 시스템 종단간 오류수정, 흐름제어를 수행하여 신뢰성 있고 정확한 데이터 전송 역할을 수행. 전송 데이터의 다중화, 집중화, 주소지정 프로토콜 : TCP, UDP |
| 3 | 네트워크 계층 (Network) | 패킷을 목적지까지 전달하는 역할을 수행. 패킷정보전송, 교환기능, 경로선택, 트래픽제어 IP , X.25 , 라우터 |
| 2 | 데이터 링크 계층 (Data-Link) | 오류 없이 데이터를 전달할 수 있도록 함. 데이터 전송, 오류제어, 흐름제어, 프레임동기 링크 효율을 향상시킴. 표준 프로토콜 : HDLC , LAPB , PAPD 장비 : 스위치 , 브리지 *Mac Address : 하드웨어 주소 |
| 1 | 물리 계층 (Physical) | 물리적 매체를 통한 전송으로 전기적 기계적 절차적 특성을 갖는 물리적 특징을 규정. 표준 프로토콜 : RS-232C , X.21 , V.21 장비 : 리피터 , 허브 |
TCP/IP계층은 네트워크 , 인터넷 , 전송 , 응용 4계층으로 나뉜다.
각각의 프로토콜은 위 사진과 같다.
네트워크 계층은 제일 아래 계층으로 Internet , Your LAN , Many LANs and WANs 등 망과 망을 연결하는 인터페이스 즉, 모든 망에 대한 규칙에 대한 작업이 이루어진다.
인터넷 계층은 IP ARP RARP ICMP IGMP로 IP는 논리적 주소를 가지고 있어 내부적으로 하드웨어 주소로 변환하여 망에 연결할수 있다.
전송계층은 데이터를 송신지에서 수신지 즉, 종단간에 데이터 전달을 원할하게 하기 위한 오류해결 연결제어 등을 하며, TCP/UDP 프로토콜이 존재한다.
이러한 TCP/UDP 프로토콜을 받아 실제 IP의 논리적인 경로를 따라서 데이터를 필요한 하드웨어에 전달해주는 계층을 말한다.
응용계층은 OSI 7계층과 같이 프로토콜의 종류가 매우 많다.
FTP HTTP SMTP DNS 프로토콜은 TCP프로토콜 방식에 의해서 서비스를 하게 된다.
DNS TFTP SNMP 프로토콜은 UDP 프로토콜 방식을 이용해 서비스를 하게 된다.
| TCP | 데이터 전송 전 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 송수신 간의 세션(SESSION)을 연결 강력한 에러 제어 기능(검출/정정)이 있어서 회선이 불안한 상태에서도 정확한 데이터 전송이 가능 TCP프로토콜을 이용한 서비스 - FTP, TELNET, HTTP, SMTP, POP 등 |
| UDP | 비연결형 서비스, 데이터 전송속도의 향상을 꾀하기 위해 흐름제어, 오류정정 기능이 없음 빠른 수행속도를 필요로 하는 응용프로그램과 멀티미디어 데이터등의 실시간 전송에 적합 UDP프로토콜을 이용한 서비스 - SNMP , TFTP , BOOTP 등 |
TCP : 정확한 데이터 전송을 목적으로 한다. (연결형 - 신뢰)
시스템 종단간에 즉, 데이터 전송 전 두 기기간에 서로 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 미리 연결해 놓은 후 전송오류 에러, 트래픽 초과 메시지 , 데이터 양등을 조정한다.
UDP : 빠른 속도의 전송을 목적으로 한다. (비연결형 - 비신뢰)
예를들어 게임을 할때, 게임 사이트에 한번에 몇만명이 몰릴떄가 있다. 이 많은사람들이 게임을 다운받을때 혹은 로딩할때의 속도는 빨라야한다. 즉, 패킷의 미미한 실수는 중요하지 않으며 빠른 속도를 우선시 한다.
때문에 UDP는 데이터 전송속도를 좌우하는 흐름제어, 에러에 대한 오류정정 기능이 없다.
프로토콜
| 주요 프로토콜 | |
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ICMP |
IP프로토콜을 사용하는 네트워크에서 발생할수 있는 에러정보에 대한 메시지를 포함하고, 호스트간 신뢰성 있는 연결을 테스트 하기 위한 반향과 회답 메시지 지원 |
| IGMP | IP 멀티캐스트 그룹에서 호스트 멤버를 관리하는 프로토콜 (IP 멀티캐스트 그룹 : 특정 멀티캐스트 ip주소로 전달되는 ip 트래픽을 감시하는 호스트들의 집합) 멀티캐스트를 지원하는 호스트와 라우터에 의해 상요되며, TTL(Time To Live)이 제공되는 비대칭 프로토콜 |
| SNMP | TCP/IP 프로토콜에 의해서 동작하는 망관리 프로토콜 UDP데이터그램 방식을 사용하여 전송 |
ICMP - Internet Control Message Protocol
IP 프로토콜을 이용하여 종단간 데이터를 전달하고 있을 때, 패킷 전달 도중 트래픽이 발생하여 전달이 지체되고 있을 때
약속된 시간이 있는데 이 시간을 초과하게 되면 시간 초과(Time Out) 혹은 트래픽 초과 메시지를 보낸다.
IGMP - Internet Group Management Protocol
멀티캐스트를 지원할 때 멀티캐스트 그룹에 해당하는 각각의 멤버들을 관리하는 프로토콜
SNMP - Simple Network Management Protocol
TCP/IP 프로토콜에 의해 동작하는 망 관리 프로토콜로 UDP방식을 사용하여 전송하는 프로토콜
ARP
| ARP프로토콜의 기능과 동작 원리 |
|
ARP란?
IP주소를 받아 송수신지 종단간에 데이터를 전송한다는 것은 논리적인 개념이다.
네트워크 장비는 실제로 H/W 기기로 해당 기기를 거쳐 통과하는데 기기와 기기가 물리적 연결이 필요하다.
이러한 종단간에는 인터페이스 즉, 통신이 제대로 이루어져야 하며, 기기와 기기간의 이름, 주소가 필요하다.
이러한 기기의 이름과 주소를 Mac Address라 한다.
이러한 Mac주소를 ARP REQUEST패킷을 통해 전체 네트워크(브로드캐스트 혹은 이더넷 성질)에 요청하게 되며,
ARP Reply패킷을 통해 해당하는 노드가 자신의 MAC주소를 반환한다.
예를들어 211.253.120.12 라는 목적지 IP주소가 있을때, 해당 IP주소를 갖고 하나의 네트워크 안에 있는 여러 기기들에게 동시 다발적으로 물어보는데 이것이 ARP REQUEST 패킷 이며 브로드캐스트라고도 한다.
이러한 패킷을 받은 기기들 중 목적지의 IP주소와 일치하는 기기가 자신의 맥주소(FFFF.FFFF.FFFF)를 알려주며 이것을 바로 ARP Reply 패킷이라고 한다.
(이 때 네트워크 망 안에 있는 IP 주소에 해당하지 않은 PC는 해당 패킷을 읽고 폐기시킨다.)
| Mac 주소 |
| ⊙ 각 장비들은 정확한 통신을 위해 네트워크 상에서 서로 구분해야 할 필요가 있음 ⊙ 이 역할을 하는 것이 바로 물리적 주소인 MAC(Media Access Control) Address라고 한다. ◆ MAC 주소의 구성 - 이진수 4개를 묶어 16진수 한자리로 표현. 즉, 16진수 12자리로 MAC Address를 표현함 MAC주소의 예 ☞ 00:19:D1:F0:09:FF = 0019.D1F0.09FF ⊙ 네트워크 장비의 인터페이스는 고유의 MAC Address를 가지고 있음. (예, NIC 카드, Router, Switch 등) ⊙ TCP/IP Protocol 네트워크에서는 논리적인 IP Address를 사용하여 통신. |
네트워크 운용기기
계층별 네트워크 장비
˙네트워크 장비는 서로 다른 기기들을 연결해주는 장비들을 의미
˙LAN에서 사용되는 장비들에는 주로 컴퓨터와 컴퓨터를 연결하는 장비와 내부 네트워크에서 사용되는 장비들이 이에 해당
| 계층 | 장비 | 기능 |
| 전 계층 | 게이트웨이(Gateway) | 데이터 형태 변환 및 프로토콜 변환 |
| 3 계층 | 라우터(Router) | 경로 설정 기능 |
| 2 계층 | 브리지(Bridge), 스위치(Switch) | MAC 주소 지정, 필터링 |
| 1 계층 | 중계기(Repeater), 허브(Hub) | 신호 재생 및 증폭기능 |
리피터 - 1계층
˙통신망을 통해 신호를 전송할 때 전송로에서 발생하는 신호 감쇠를 보정하기 위해 사용하는 중계장치
˙리피터로 분할된 네트워크의 각 부분을 세그먼트(Segment)라 하며 전체가 하나의 LAN으로 동작
˙장거리 전송 회선의 중간에 삽입하여 LAN 전송 매체에 흐르는 신호를 정형, 증폭, 중계하는 장치
˙연속적으로 2개 이상의 케이블을 연결하여 케이블의 거리 제한을 극복하고, 네트워크 반경을 연장
스위칭 허브 - 2계층
˙프로세서, 메모리, 운영 소프트웨어로 구성
˙리피터 회로가 내장되어 메모리는 각 포트 단위로 연결된 노드 주소를 기억
˙목적지 포트 이외에 다른 포트는 패킷을 받을 수 없음
˙포트당 속도가 일정하며, 패킷 충돌이 없어 효율을 높일 수 있음
˙포트와 포트간에 브릿지 기능이 있어서 두 포트간의 트래픽이 다른 포트에 영향을 주지 않으므로 그만큼 대역폭 확장이 용이
기존의 더미 허브는 모든 호스트 즉, 모든 연결된 포트에 데이터를 다 전송(브로드캐스트 방식) 하지만 스위칭 허브는 포트번호를 알고있어 포트 계산을 미리 하여 해당 포트에만 데이터를 전송한다.
브리지 - 2계층
˙두 개의 LAN을 서로 연결해주는 통신 장치로 흐름제어와 에러 제어를 하면서 프레임을 분석
˙물리층에서 수신하는 신호를 재생하고 데이터 링크 계층에서 프레임 내 포함되어 있는 발신지와 목적지의 MAC Address를 검사
˙MAC Address에서 어느 쪽으로 패킷을 전달할 것인지 판별한 후 반대편 네트워크로 패킷을 전달
˙필터링(Filtering)기능을 통해 프레임이 목적지 주소를 검사하여 그 프레임을 계속 앞으로 전송해야 하는지 버려야 하는지를 결정
˙포워딩(Forwarding)해야 할 경우 반드시 포트를 정해야 하며 이를 위해 주소를 포트로 변환하는 테이블을 갖고 있어야 함.
맥 어드레스 테이블이 존재하여 전송 요청이 들어왔을 때 테이블에 미리 맥주소를 저장(테이블에 맥 어드레스가 존재하지 않다면)을 시켜 데이터를 전송 하며 (이것을 Leanring이라 함), 전송할 때 마다 테이블에서 검사를 통해 맥주소가 있다면(이미 한번 전송한 기기) 해당하는 포트에만 전송하고, 테이블에 맥주소가 존재하지 않는다면 Leanring을 통해 브로드캐스트로 기기를 찾아 테이블에 저장한 후 전송한다.
네트워크 포트 관련 선택형 유형 문제
# 스트리밍 저장 오디오나 실시간 동영상 서비스를 운용할 때 어떤 프로토콜로 동작하는 것이 적당한지 하나만 선택하시오
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| 답안란 : UDP |
| 풀이 멀티미디어 이지만 스트리밍, 실시간 이기 때문에 파일이 아닌 비신뢰성의 빠른 속도를 가진 프로토콜인 UDP이다. 파일을 전송할때에는 신뢰성이 있는 전송 프로토콜이 필요하므로 TCP의 FTP 프로토콜을 이용하여 동작한다. |
# 아래 제시된 프로토콜 중 OSI 7 계층의 “전송계층”에 해당하는 것을 모두 고르시오.
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| 답안란 : TCP , UDP |
| 풀이 OSI 7계층에서 전송계층에 사용되는 프로토콜은 TCP,UDP가 이다. |
# 아래 (A)는 OSI 7계층 모델에서 모든 계층의 기능(프로토콜 변환기)를 수행하는 장치이다 (A)는 무엇인지 해당 번호를 하나만 답안란에 입력하시오.
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| 답안란 : 4. Gateway |
| 풀이 전체 계층 프로토콜을 변환 해주는 기기는 Gateway 이다. |
# 아래 <프로토콜 계층도>에서 (A),(B)에 해당하는 프로토콜을 답안란에 입력하시오.
(입력 예, A-xxx, B-yyy)
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| 답안란 : A- TCP , B-UDP |
| 풀이 TCP - FTP,HTTP,TELNET,SMTP |
| halt | 시스템 종료 모드 | 컴퓨터가 켜지자 마자 종료 | ||||||||||||||
# 아래 보기 중 전송 프로토콜로 UDP를 사용하는 것을 모두 선택하시오.(단, TCP와 UDP 두 프로토콜이 모두 사용될 경우에도 UDP가 사용된다고 봄)
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보기 1) DNS |
| 답안란 : DNS , TFTP, DHCP, SNMP |
| 풀이 UDP에서는 대표적으로 DNS TFTP SNMP BOOTP 프로토콜이 사용된다 (DNS는 TCP와UDP 모두 사용된다.) |
# OSI 7 계층에 맞는 <장비>를 (A),(B),(C)에 맞게 각각 나열하시오 (입력 예, (A)xxxxx, (B)yyyyy, (C)zzzzz )
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| 답안란 : A-Router , B-Gateway , C-Repeater |
| 풀이 Router - OSI 7계층에서 3계층 네트워크 계층에서 경로를 지정하는데 사용되는 장비 |