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2. Network Models
3. Protocol Layering
프로토콜 계층화 (protocol layering) : 프로토콜이란 무엇인가?
- 효과적으로 통신하기 위해 sender와 receiver, 그리고 모든 중간 장치(intermediate devices) 가 따라야 하는 규칙
- 통신이 단순할 때는 단 하나의 간단한 프로토콜만 필요.
- 복잡할때는 작업을 각 계층의 프로토콜 또는 프로토콜 계층화 사이에 나눌 필요가 있다.
Layer: 각 계층은 관련 서비스를 구현한다.
- 자체 내부 계층 작업을 통해
- 아래 또는 위 계층에서 제공하는 서비스에 의존하여
계층을 사용한 메시지 전송.
수신 계층은 계층 관련 봉투를 제거하고 주소 지정 정보 메시지를 위로 전달함.
A receiving layer removes the layer related envelope and forwards the message up.
송신 계층은 수신 메시지를 봉투로 감싼다.
A sending layer wraps incoming message with an envelope
+ 레이어 관련 주소 정보를 추가한다.
+ Adds layer related addressing information.
- sender :
applications에서 정보 encapsulation -> 패키지 사이즈가 점점 커진다.
-receiver :
decapsylation을 통해 보내고자 하는 것을 applications로 가져온다.
인캡슐과 디캡슐 사이에서 overhead가 발생.
통신 기능의 계층화 구현 ( Layered Implementation of Communications Functions.)
단일 계층 구현 (Single layer implementation)
- 대형 구성 요소를 가진 네트워킹은 이해하고 구현하기 복잡하다.
다중 계층 구현 (Multi layer implementation)
- 작은 구성 요소로 분해.
- 구현하기 더 쉽다.
프로토콜이란 무엇인가? : 네트워크 계층 관점에 대한 요점
1. 계층은 일부 측면에서 네트워킹의 단순성(simplicity) 을 허용함
- 각 계층에 맞는 새로운 소프트웨어를 쉽게 개발할 수 있음 (Easy to develop)
- 어느 수준에서든 소프트웨어를 비교적 쉽계 변경할 수 있음. (Relatively simple to change)
2. 일치하는 계층은 서로 다른 컴퓨터와 컴퓨터 플랫폼 간에 통신함.
- 우리 모두가 동의하는 표준( standards) 에 의해 달성됨
- 예를 들어, 송신 컴퓨터의 물리 계층은 수신 컴퓨터의 동일한 계층과 일치해야 함.
3. 다소 비효율적임.(inefficient)
- 많은 소프트웨어 패키지와 패킷이 관련됨
- 패킷 오버헤드 (더 느린 전송, 처리 시간) - 인캡슐, 디캡슐 사이에서
- 완벽하게 간소화된 통신을 희생하면서 상호 운용성 달성
( Interoperability achieved at the expense of perfectly stramlined commuinication)
⭐️ 프로토콜 정의 ⭐️
각 계층에서 통신하는 방법과 인접한 계층과 interface 하는 방법을 정의하는 표준화된 규칙 세트로, 네트워크 모델 계층에서 사용됨.
Sets of standardized rules to define how to communicate at each layer and how to interface with adjacent layers used by network model layers.
- 시험 때 how to communicate & how to interface 두가지 전부 써야함.
다중 계층 네트워크 모델
가장 중요한 두가지 네트워크 모델: OSI 와 인터넷
개방형 시스템 상호 연결(interconnection) 모델 - OSI 7 계층 :
- 1984년 국제 표준화 기구(ISO) 에서 컴퓨터 네트워크 표준의 프레임워크로 만들어짐
- 7개 계층 기반
인터넷 모델 - 인터넷 5계층 (TCP / IP) #얘가 많이 쓰임.
- 원래 70년대 초 DARPA(미국방부) 에서 만들어짐
- 인터네트워킹 문제를 해결하기 위해 개발됨.
- 5개 계층 기반
- 전송 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜 (TCP/IP) suite(?) 기반
⭐️OSI 7계층⭐️ 이건 외우기!
앞으로 OSI 7계층에 대한 설명을 할텐데, 이해 못해도 괜찮다. 아~ 이런거구나~ 하자.
L7 : Application Layer (응용 계층)
네트워크에 대한 최종 사용자의 접근
주요 목적: 응용 프로그램에서 사용하는 유틸리티 세트 제공.
L6 : Presentation Layer (표현 계층)
사용자에게 표시하기 위한 데이터 형식 지정
주요 작업: 다른 터미널이나 컴퓨터의 다른 인터페이스를 수용
데이터 인터페이스, 데이터 압축 및 다른 데이터 형식 간 변환, 화면 형식 지정 제공
L5 : Session Layer (세션 계층)
송신자와 수신자 간의 각 논리적 세션을 시작, 유지 및 종료함
L4 : Transport Layer (전송 계층)
메시지를 네트워크 전송용으로 분할하고, 송신자와 수신자 간의 논리적 연결을 유지하는 등의 종단간 문제를 처리함
송신자와 수신자 간 데이터 전송을 위한 논리적 연결 설정, 유지 및 종료 (종단간 논리적 연결)
대용량 데이터 전송을 작은 패킷으로 분할하는 책임(SAR: 분할 및 재조립)
중복 패킷 제거 및 흐름 제어 수행
컴퓨터가 수신하는 메시지 수에 의해 압도되지 않도록 함
오류 제어
L3 : Network Layer (네트워크 계층)
라우팅 결정을 담당
메시지가 네트워크를 통해 최적의 경로를 따를 수 있도록 다음에 전송할 라우터를 결정함
L2 : Data Link Layer (데이터 링크 계층)
메시지 구분, 오류 제어 및 네트워크 매체 접근 제어 (MAC)를 처리함
오류 감지 및 수정 수행
MAC: 두 컴퓨터가 동시에 전송하지 않도록 장치가 언제 전송할 수 있는지 결정.
L1 : Physical Layer (물리 계층)
통신 회로를 통해 데이터 비트(0또는 1)를 전송하는 것에 관련됨
전기 전압, 초당 전송되는 비트 수, 사용되는 케이블 및 커넥터의 물리적 형식과 같은 0과 1이 전송되는 규칙을 정의함
다중 계층 네트워크 모델
인터넷의 5계층 모델
L5 : Application Layer (응용 계층)
응용 프로그램에서 사용됨
L4 : Transport Layer (전송 계층)
종단간 연결 설정, 도메인 이름을 숫자 주소로 변환, 메시지 분할 담당
L3 : Network Layer (네트워크 계층)
- OSI 모델과 동일
L2 : Data Link Layer (데이터 링크 계층)
- OSI 모델과 동일
L1 : Physical Layer (물리 계층)
- OSI 모델과 동일
네트워크 모델 비교
- FTP: 파일 전송 프로토콜
- DHCP: 동적 호스트 구성 프로토콜
- TFTP: 간이 FTP
- HTTP: 하이퍼 텍스트 전송 프로토콜
- SMTP: 간이 메일 전송 프로토콜
- DNS: 도메인 이름 시스템
- SNMP: 간이 네트워크 관리 프로토콜
- TCP: 전송 제어 프로토콜
- UDP: 사용자 데이터그램 프로토콜
- ICMP: 인터넷 제어 메시지 프로토콜
- ARP: 주소 결정 프로토콜
- IP: 인터넷 프로토콜
⭐️Protocol suite / Protocol stack -> 두 개의 차이점⭐️
- FTP: 파일 전송 프로토콜
- SMTP: 간이 메일 전송 프로토콜
- DNS: 도메인 이름 시스템
- RIP: 라우팅 정보 프로토콜
- SNMP: 간이 네트워크 관리 프로토콜
- TCP: 전송 제어 프로토콜
- UDP: 사용자 데이터그램 프로토콜
- ARP: 주소 결정 프로토콜
- IP: 인터넷 프로토콜
- ICMP: 인터넷 제어 메시지 프로토콜
- IGMP: 인터넷 그룹 관리 프로토콜
- ATM: 비동기 전송 모드
차이점?
Protocol Layering : Some standards (일부 표준)
Protocol Layering : Message Transmission Using Layers (계층을 사용한 메시지 전송)
송신자의 캡슐화 (Encapsulation in Sender):
각 계층은 위에서 데이터를 가져와 헤더 정보를 추가하여 새 데이터 단위를 만들고 새 데이터 단위를 아래 계층으로 전달한다.
목적지의 역캡슐화 (Decapsulation in Destination):
각 계층은 아래에서 데이터를 가져와 헤더 정보를 제거하여 새 데이터 단위를 만들고 새 데이터 단위를 상위 계층으로 전달함.
Identical objects in the TCP/IP protocol suite (TCP/IP 프로토콜 스위트의 동일한 객체)
TCP/IP 프로토콜 스위트에서 동일한 객체를 사용하는 논리적 연결을 보여줌.
이 과정에서 스위치 (switch)는 객체를 변경하지 않으므로 다이어그램에 표시되지 않음.
TCP/IP 프로토콜 스위트에서 캡슐화와 역캡슐화 과정
인터넷을 위한 통신 과정
TCP/IP 모델에서 각 계층간의 논리적 연결
TCP/IP 프로토콜 스위트에서 주소 지정
- 계층 간 논리적 통신과 관련된 중요한 개념. 모든 통신에는 두 당사자가 필요함. 이를 위해 송신주소와 수신주소가 필요함.
- 물리 계층은 주소가 필요하지 않다. 물리 계층에서 데이터 교환 단위는 비트이며, 비트는 주소를 가질 수 없다.
따라서 일반적으로 네트워크는 4개의 주소 쌍을 사용한다.
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