2. 네트워크 모델

 

네트워크 모델

위 그림을 설명하면 상위계층, 중간 계층, 하위 계층으로 나뉜다. 마리아는 앤에게 편지를 보내기위해 발신자는 정보를 담고 발신자와 수신자의 주소를 적은 후 우체통에 넣는다. 배달하는 사람에 의해 편지가 수거되어 우체국으로 전달되고 우체국에서 편지가 분류되어 배달하는 사람이 편지를 전달한다. 편지는 여러 경로, 매체를 거쳐 수신측에 전달되는데 발신측과 반대로 전달하는 사람이 우체국으로 편지를 전달하고 편지는 우체국에서 분류되어 수신자의 집에 배달된다. 수신자가 편지를 받아 정보를 읽는다.

계층화 : 서비스 구현을 각 기능별, 계층별로 분리한다.

장점 - 중간시스템을 단순화 시킬 수 있다 (우체국에서 편지의 내용을 보지 않아도 송수신자의 주소만 알고 있다면 자신의 일만 처리할 수 있으므로 고속으로 처리할 수 있다.)

단점 - 계층간의 상호 연관이 있는 경우 정보를 주고 받기가 어렵다.(사전에 인터페이스가 1->2->3 순으로 순차적 전달이였는데 문제가 발생하여 2->1로 가야 한다면 새로운 인터페이스를 만들어야 하므로 어려움이 발생한다,)

OSI모델 : ISO가 제정한 네트워크 통신의 모든 면을 다루었다. 두 시스템이 자신의 구조와는 상관없이 서로 통신할 수 있도록 해주는 것이 OSI모델의 목적이며 모든 컴퓨터들 사이에 통신을 허용하는 네트워크 시스템을 설계하기 위한 계층 구조를 갖는 틀이다.

물리, 데이터 링크, 네트워크, 전송, 세션, 표현, 응용

대등 대 대등 프로세스 : 프로토콜이라는 협의된 규칙과 규약안에서 해당계층끼리 통신하는 각 장치의 프로세스를 대등 대 대등 프로세스라 하며 각 계층은 바로 위의 계층에서 받은 메시지에 자신의 정보를 추기하고 전체 패키지를 바로 아래 계층으로 보낸다, 계층 간의 인터페이스를 통해 통신이 이루어지는데 한 계층이 바로 위의 계층에게 제공해야 하는 정보와 서비스를 정의한다.

물리층 : 물리적 매체를 통해 비트 흐름을 전송하기 위해 필요한 기능들을 조정한다.

1. 데이터 링크층으로부터 한 단위의 데이터를 받아 통신 링크를 따라 전송될 수 있는 형태로 변환(신호변환) - 어떤 해석이 필요 없는 비트의 흐름(0또는1의 연속)

2. 데이터의 속도(전송속도를 물리층에서 규정), 비트의 동기화(송수신자가 같은비트(클록)을 사용), 회선 구성 및 물리 연결형태(점대점 구성, 다중점, 성형, 링형, 그물형등), 전송 모드(단방향, 반이중, 전이중), 매체를 통한 신호 전송 감독

데이터 링크층 : 가공되지 않은 내용의 전송을 담당하는 물리층을 신뢰성 있는 링크로 변환 시켜주고 노드 대 노드(홉 대 홉) 전달을 책임진다.(오류 없는 물리층처럼 보이도록) 컴퓨터와 라우터 사이의 커뮤니케이션을 책임진다.(A에서 B) - 수신지에서 내가 원하는 목적지까지 가기위해서는 홉 대 홉의 연결이 아닌 네트워크층에 의해서 IP주소 (논리적인 주소)가 있어야 가능하므로 데이터링크 계층에서는 노드 대 노드 컴퓨터 대 중간전달역할인 라우터 간의 커뮤니케이션이 가능하다.

(B에서 네트워크 층이 없기 때문에 D와F쪽으로 모두 데이터를 보낸다. 라우터가 없기때문에 수신지의 주소보고 찾아갈 수 없기 때문이다. 그래서 트레픽의 양은 많아진다.) (A에서 F까지 가기 위해서는 A 데이터링크층에서 프레임(물리주소)을 물리층으로 보낸다. 물리층은

프레임을 전송가능한 신호의 형태로 변경하여 A에서 B(라우터 - 여러개의 주소를 가진, 여러개의 인터페이스를 가진)로 보내고 이때 발신지 물리주소는 A, 수신지 물리주소는 B이다. 여기서 A에서 F까지 간다는 문제의 모순점이 있는 것은 데이터링크층에서는 노드와 노드간의 전달만을 책임진다. 그러므로 A에서 F로 가기를 원한다면 A부터 B,C,D 모두 그 전단계에서 브로드캐스트를 통해 전달되는 것이다.

내가 목적성을 가지고 A에서 F로 보내길 원한다면 네트워크층의 IP주소(논리적인 주소)를 통해서 가능하다.)

1. 프레임구성 : 네트워크 계층으로 부터 받은 비트 스트림을 프레임 단위로 나눔

2. 물리주소 지정 : 프레임의 송신자와 수신자의 물리주소를 나타내는 정보를 프레임의 헤더에 추가한다.

3. 흐름제어 : 수신자의 수신 데이터 전송률을 고려하여 데이터전송 하도록 제어

4. 오류제어 : 손상 또는 손실된 프레임을 발견/재전송하여 신뢰성을 높이며 프레임 끝에 추가된 트레일러를 통해 오류제어가 이루어짐

5. 접근제어 : 주어진 어느 한 순간에 하나의 장치만 동작하도록 제어

네트워크층 : 패킷을 발신지 대 목적지 전달에 대한 책임을 가진다(HOST 대 HOST) (두 시스템이 같은 링크에 연결되어 있을 경우에는 네트워크층을 필요로 하지 않는다. 그러나 두 시스템이 네트워크(링크)를 연결하는 장치를 통해 연결된 서로 다른 네트워크에 있다면,

네트워크층은 발신지에서 목적지까지 전달을 제공한다. 네트워크 계층으로 인해 목적지 주소를 알수있기에 해당하는 곳으로 보낼 수 있다.

1. 논리 주소 지정 : 상위 계층에서 받은 패킷에 발신지와 목적지의 논리주소를 헤더에 추가(라우팅 - 목적지에 전달할 수 있도록 경로지정)

전송층 :  프로세스 대 프로세스 전달에 대한 책임을 가진다. (어떤 어플리케이션으로 가야 하는지 - 포트주소)

1. 포트 주소 지정 : 패킷을 해당 컴퓨터의 정확한 프로세스에게 전달(서비스 지점) 

2. 분할과 재조립 : 전달 가능한 세그먼트 단위로 나누며 각각의 세그먼트는 순서번호를 가지고 이를 통해 재조립 또는 패킷의 손실여부를 판단

3. 연결 제어 : 비연결지향 과 연결지향 (패킷을 전달하기 전에 먼저 목적지 시스템의 전송층과 연결)

4, 흐름제어, 오류제어 : 단일링크가 아닌 종단 대 종단끼리의 흐름제어, 오류제어

물리층, 데이터링크층, 네트워크층은 네트워크 지원 계층으로서 한 장치에서 다른 장치로 데이터를 이동할 때 필요한 물리적인 면등을 처리

세션층, 표현층, 응용층은 서로 상관없는 소프트웨어 시스템 사이의 상호연동을 가능하게 한다.

전송층은 종단 대 종단 까지의 신회할 수 있는 데이터 보장(신뢰할 수 있다는 말이 올바르게 정확한 데이터를 목적지까지 보낸다는 말?)

그러므로 세션층, 표현층. 응용층은 1,2,3,4 계층을 통해 준비가 돼있는 상태에서 시작.

세션층 : 대화 제어와 동기화의 책임(통신하는 시스템들 사이를 대화 상태로 들어가도록)

표현층 : 변환, 압축 및 암호화

1. 시스템의 프로세스가 정보를 전송하기 전에 비트 스트림으로 변화되어야 한다. (물리층은 데이터가 담긴 프레임을 신호로 변환해주는 것이고 표현층은 문자열, 숫자열등의 정보를 보낼 때 그냥 보내는 것이 아니라 비트스트림으로 변환해서 보낸다) 서로 다른 컴퓨터간에는 서로 다른 부호화 시스템을 사용하기 때문에 표현층은 서로 다른 부호화 방식 간의 호환성을 제공한다.(송신자의 표현형식을 공통의 표현형식으로 바꾼 후 전송하여 수신자의 표현방식으로 다시 바꾼다)

암호화 복호화 기능, 압축데이터

응용층 : 사용자가 네트워크에 접근할 수 있도록 해준다. 사용자 인터페이스 제공(원격로그인, 파일 액세스, 전송, 관리, 우편서비스 웹 접근기능 제공)

Internet : TCP/IP를 이용한 특정 네트워크이다  이는 7개 계층이 아닌 표현층과 세션층이 없는 5개 계층으로 나눠진다.

전송층 : tcp, udp

네트워크층 : ip

물리층, 데이터링크층 : 모든 표준과 기술 프로토콜 lan, wan

MAC주소(48비트) - 물리적인 주소, 노드와 노드간의 통신을 할때 필요

IP주소(32비트) - 논리적인 주소, 호스트와 호스트 간의 통신, 발신지와 목적지 간의 통신을 할때 필요

포트 주소(16비트) - 프로세스와 프로세스간의 통신을 할때 필요

*A/10에서 P/95까지 데이터를 전송하려 한다!

먼저 위 계층 응용, 전송계층을 따라 내려오면서 받은 패킷에 네트워크층이 송.수신IP주소를 추가한다. 데이터 링크층이 네트워크층에 받은 비트스트림을 프레임단위로 구성하며 MAC주소를 추가한다. 물리층을 거치면서  프레임은 신호로 변환되어 LAN1에 연결된 노드에 브로드캐스팅된다. 이에 각 노드들은 MAC주소를 통해 자신에게 맞는 데이터인지 확인하게 되고 (20(수신자주소) 10(발신자 주소) A(발신자 IP) P(수신자 IP) DATA T2) A/10에서 보낸 데이터의 수신지인 라우터1이 이 데이터를 받게 된다. 라우터는 여러개의 인터페이스를 가지고 있으며 A/10노드로 부터 받은 데이터를 P/95까지 전달하는 중간 문 역할을 한다. 이에 따라 A/10에서 보낸 데이터를 P/95로 보내기 위한 경로인 10->20 99->33 66->95의 경로로 이동하게 된다. 이는 라우터의 역할인데 ARP를 이용하지 않아도 라우터 관리자가 이러한 경로를 설정해놓는다고 한다. 이에 따라 P/95는 데이터를 전달 받으며 발신 계층의 역순으로 데이터를 해석하여 추출해낸다.

이곳에서 A/10은 어떻게 라우터의 MAC주소를 알고 보냈을까?

ARP(Address Resolution Protocol)을 이용한 것이다. 사용자는 처음 컴퓨터를 구입했을 때 이더넷카드에 고유한 MAC주소를 가지고 있다. 그리고 처음 네트워크를 설정할 때 자신의 랜과 연결되어있어서 다른 네트워크로 중계시켜줄 라우터의 주소(GATE WAY)를 설정하게 되어있으므로 우리는 라우터의 IP주소와 자신의 MAC주소를 알고 있는 상태였다. 이때 ARP를 이용해서 F라는 IP (즉 라우터의 IP)를 가진 노드는 MAC주소를 알려라 라고 LAN의 모든 노드에 전송한다. 그러면 F의 IP를 가지고 있는 라우터는 그에 응답하여 자신의 MAC주소를 알려주는 것이다.

전송층에서의 포트 주소는 어떻게 사용될까? 응용계층에서 전송층으로 데이터를 내려보낼 때 전송층은 해당하는 포트번호를 IP주소와 MAC주소처럼 데이터의 헤더에 입력시키게 된다. 그러면 수신측에서 이를 계층별로 해석하면서 데이터를 추출하고 포트주소까지 해석하게되면 수신컴퓨터는 포트주소에 맞는 프로세서에 연결시키고 데이터를 전송하게 된다.

물리층부터 응용층까지 7개층의 역할, 물리주소가 이용되는 곳, 논리주소가 이용되는 곳, ARP의 맵핑, 대문자인터넷설명, 인터넷의 5개층