데이터 통신 - OSI 7계층

* 프로토콜 구성

-프로토콜의 계층화:상위계층과 하위계층으로 분리된 상황에서 인접계층간의 서비스 이동이 가능하다.

-계층적 독립성:한 계층의 내부적인 변화가 다른 계층에 변화를 주지 않는다.

-상위계층은 사용자가 쉽게 통신을 할 수 있도록 도와주는 역할을 갖는다.

-하위계층은 실제 통신을 효율적이고 정확하게 전송하기위한 역할

*네트워크 프로토콜의 종류

-SNA(System Network Architecture):IBM사가 개발,발표한 컴퓨터 통신 구조와 체계이다. OSI 참조 모델과 호환성은 없다.

-OSI(Open Systems Interconnection):ISO에서 제정한 국제 표준화 네트워크 구조이다. 7계층의 참조 모델을 제정하였다.

-TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol):미국 국방부에서 개발한 프로토콜이다. 4계층으로 구성한 것으로 현재 인터넷에서 가장 많이 사용된다.

2.1 OSI 참조모델

*ISO에서 기본 참조 모델 제정:개방형 시스템간의 상호 접속이 가능하다. 표준화된 네트워크 구조를 제공한다. 다른 종류의 시스템간의 상호 접속을 위한 가이드라인을 제공한다.

*통신 같은 계층끼리 가능하다:송신측의 2계층은 3계층으로부터 받은 데이터에 헤더와 트레일러를 붙이고 1계층으로 전송한다.

2.2 물리계층

*역할

-데이터링크 계층으로부터 받은 데이터를 전송 링크를 통해 전송할 수 있도록 변환한다.

-비트 스트림은 전자기 신호 또는 광 신호로 변환한다.

-매체를 통해 신호를 전송한다.

-대표장비:네트워크 어댑터, 모뎀 등이 있다.

*물리적 특성:DTE와 DCE사이의 물리적 연결에 관한 사항

*전기적 특성:전압 레벨과 클럭에 관련되는 특성

2.3 데이터링크 계층

*특성

-이웃하고 있는 노드간의 데이터 전송을 담당한다.

-헤더는 데이터 단위의 시작을 나타내는 표시와 목적지 주소를 포함한다. 트레일러는 전송 에러를 검출하기 위한 에러 검출코드 등을 포함한다.

-데이터 링크 계층에서 다루어지는 데이터 단위를 프레임이라 부른다.

-대표장비:스위치

*역할:다음에 접근할 노드의 MAC주소를 포함한다.

*MAC(Media Access Control):노드에서 두 개이상의 연속적인 전송을 충돌을 유발한다. MAC은 분산 알고리즘을 이용하여 노드들이 어떻게 채널을 공유할지 정한다.

*TDMA(Time Division Multiple Access):시분할

*FDMA(Frequency Division Multiple Access):주파수분할

*CSMA(Carrier Sense Multiple Access):채널이 사용중이면 대기한다. 채널이 사용가능하면 전송한다.

*MAC(Media Access Control)주소

-데이터를 노드에서 노드로 전송하기 위해 필요한 주소이다.

-48비트로 구성된 하드웨어 주소이다.(랜카드)

-각각의 어댑터는 고유한 맥주소를 가지고 있다.

*그밖의 역할

-흐름제어:수신기에 들어갈 수 있는 패킷 양이 처리할 수 있는 패킷의 양보다 많을 경우 이를 제어해주는 기능(stop-and-wait 방식 & 슬라이딩 윈도우 방식)

-오류제어:오류가 발생한 프레임을 검출하고, 이를 재전송 또는 복원하는 방법을 제공하는 기능

-동기화:프레임의 도착을 송신국에 알리기 위한 비트를 포함한다.(타이밍조절)

2.4 네트워크 계층

*특성

-개방형 시스템에서 네트워크 연결을 관리하고 유지하고 해제하는 기능을 갖는다.

-대표적인 프로토콜로 IP(Internet Protocol)이 있다.

-IPv4주소는 32비트이다.

-경로배정 서비스를 라우팅이라 부르고 대표 장비는 라우터가 있다.

*역할

-논리주소를 지정한다.

-네트워크 단위로 라우팅이 진행된다.

-논리주소에서 물리주소로 변환한다.

2.5 전송 계층

*특성

-사용자 서비스와 네트워크 서비스간의 인터페이스 기능을 갖는다. 네트워크 서비스는 1~3계층이고, 사용자 서비스는 5~7계층이다.

-대표 프로토콜로 TCP, UDP가 있다. TCP 는 신뢰적인 전송이 가능하다. TCP 혼잡제어, 흐름데어, 연결 설정 기능이 있다. UDP는 비신뢰적인 전송을 지원한다.

-FTP와 HTTP는 무조건 TCP를 사용해야 한다. 하지만 스트리밍 서비스, 게임은 UDP로 사용이 가능하다.

*역할

-종단간(end-to-end) 메세지 전달:최종 목적지까지 데이터 전송을 의미하며 오류가 발생한 세그먼트의 처리도 담당한다.

-서비스 포트 주소 지정:하위 계층으로부터 수신된 데이터를 응용프로그램을 실행중인 컴퓨터로 전달한다.

-분할과 재조합:전송 가능한 크기로 나누고 순서 번호를 지정한다.

-연결제어(TCP):데이터를 안전하게 전송하기 위해 노드 송신측과 수신측 사이에 논리적인 통로를 만드는 기능이다.(3-way handshake)

-흐름제어:종단간의 신뢰성있는 전달을 보장한다.

-오류제어:수신측까지 메세지가 오류 없이 전달되었는지 확인한다.

2.6 세션 계층

*특성

- 한쌍의 프로세스들 사이에 세션이라는 연결을 확립하고 유지하고 동기화한다.

-사용자 간의 데이터 교환을 조직화시키는 수단을 제공한다.

-대표적인 프로토콜로 SIP(Session Initiation Protocol)이 있다.

*역할

-세션관리:프로세스 사이에 세션을 연결하고 관리한다.

-동기화:데이터 단위를 전송 계층으로 전송하기 위한 순서를 결정한다. 데이터에 대한 중간 점검 및 복구를 위한 동기점을 제공한다.

-대화제어:전이중 혹은 반이중과 같은 데이터 전송 방향을 결정한다.

-원활한 종료:세션이 종료되기전에 데이터 교환이 적절한 때에 종료되는 것을 보장한다.

2.7 표현계층

*특성

-송수신자가 모두 이해할 수 있도록 데이터 표현방식을 제정한다.비트들의 구조화 방식을 데이터 필드 내에서 정의한다.

-MIME(MultiPurpose Internet Mail Extensions):전자우편을 위한 인터넷 표준 포맷이다.

-SSL(Secure Socket Layer):전자상거래 등 보안을 위해 개발

*역할

-변환:발신지에서는 송신자가 사용한 메시지 형식을 상호간에 수용할 수 있는 형식으로 변환한다.

-암호화:데이터 보안을 위해 암호화와 해독을 담당한다.

-압축:전송을 보다 효율적으로 하기 위해 데이터를 압축하거나 해제한다.

-보안:패스워드와 로그인 코드 확인을 한다.

2.8 응용계층

*특성

-응용프로세스가 네트워크에 접근하는수단을 제공한다.

-응용프로세스들이 상호간의 데이터 교환이 가능하도록 한다.

-대표적인 프로토콜로는 HTTP, FTP, SMTP, DHCP, DNS등이 있다.

*역할

-웹페이지 전송(HTTP):웹 브라우저가 HTTP를 통해 서버에게 데이터를 요청하면 서버에서는 요구에 응답하여 해당 정보를 사용자에게 전달한다.

-파일 접근, 전송 및 관리(FTP)

-우편 서비스(SMTP)

-주소 변환 서비스(DNS)

-IP주소 자동 획득(DHCP)