프로토콜 모델

 터미널끼리 데이터를 통신할 때, 데이터는 강력한 신호로 변조되며, 전송한 뒤에 강력한 신호를 복조해서 데이터를 얻는다. 이때 변조할 때 사용되는 것이 프로토콜이다. 프로토콜이란 네트워크 내에 있는 터미널간의 통신을 효율적으로 하기 위한 여러 가지 규칙으로, 장비의 두 포인터가 같은 프로토콜를 사용할 경우, 두 장비는 네트워크로 연결되어 있다고 할 수 있다.

 

OSI 7 Layer 모델

 프로토콜은 용도에 따라 7계층으로 구분되어 있으며, 이를 OSI 7 Layer 모델이라고 한다. OSI 7 Layer 모델은 통신이 일어나는 과정을 7단계로 구분한 표준 모델로, 컴퓨터 통신 구조의 모델과 개발될 프로토콜의 표준적인 뼈대를 제공하기 위한 참조모델이다. 

OSI 7 Layer 모델

 OSI 7 Layer모델은 총 7계층으로 응용계층, 표현계층, 세션계층, 전송계층 네트워크 계층, 데이터 링크 계층, 물리계층으로 나뉘며, 물리게층에서 전송계층까지 하위계층이라고 하며, 세션계층에서 응용계층까지 상위계층이라고 한다. 상위계층에 가까울수록 소프트웨어에 하위계층에 가까울수록 하드웨어에 가깝다. 

• 7계층 : 응용 계층 - 사용자와 OSI 환경이 상호작용하는 논리 계층
  • 프로토콜 : FTP, HTTP, SSH
  • 전송단위(PDU) : 메세지(데이터)
  • 장치 : 컴퓨터

• 6계층 : 표현 계층 - 확장자에 따른 데이터의 실행 방식과 유형을 결정 및 데이터 암호화하는 논리 계층
  • 전송단위(PDU) : 메세지(데이터)

• 5계층 : 세션 계층 - 데이터나 서비스를 교환하는 프로세스의 실행, 중지, 재실행을 제어,관리하는 논리 계층
  • 전송단위(PDU) : 메세지(데이터)

• 4계층 : 전송 계층 - 두 호스트 간의 데이터 전송 규칙을 정하는 논리 계층
  • 식별자 : port번호 ==> 사용할 애플리케이션 식별
  • 전송단위(PDU) : segment
  • 사용 프로토콜 : TCP, UDP

TCP	UDP
연결지향형 프로토콜 (핸드 쉐이킹을 통한 쌍방적 데이터전송)	비연결지향형 프로토콜 (일방적 데이터 전송)
순서적인 전송 순서	무작위인 전송 순서
데이터 수신 여부 확인	데이터 수신 여부 확인하지 않음
UDP보단 신뢰성 높지만 속도 느림	TCP보단 신뢰성 낮지만 속도 빠름
용량이 적은 데이터를 전송할 때 사용	큰 용량의 데이터를 전송할 때 사용
FTP : 20(data), 21(control) SSH :  22 Telnet : 23 DNS : 53 (DNS간의 통신) HTTP : 80 POP3 : 110 NNTP : 119 IMAP : 143 HTTPS : 443	DHCP : 67(server), 68(client) TFTP : 69 DNS : 53 (도메인 전송) SNMP : 161, 162(trap정보)

• 3계층 : 네트워크 계층 - 두 호스트간의 전송 경로를 결정하는 논리 계층
  • 식별자 : IP주소 ==> 데이터를 수령받을 IP주소 식별
  • 전송단위(PDU) : packet
  • 사용 프로토콜 : IP, ARP, IMCP, IMGP
  • 장비 : 라우터(1계층~3계층의 기능을 수행)

• 2계층 : 데이터 링크 계층 - 두 터미널의 인터페이스를 연결하며, 데이터의 전송,오류를 관리하는 계층
  • LLC(PDU을 만드는 논리 계층)와 MAC(터미널 포인터 연결방식을 제어하는 물리 계층)로 서브계층이 존재
  • 식별자 : MAC주소 ==> 데이터를 수령받을 MAC주소 식별
  • 전송단위(PDU) : frame
  • 사용 프로토콜 : Ethernet, PPP, HDLC, F/R
  • 장비 : 스위치 허브(1계층과 2계층의 기능을 수행)

• 1계층 : 물리 계층 - 데이터를 신호로 변환해서 전송매체를 통해 데이터를 전송하는 물리 계층
  • 전송단위(PDU) : bit
  • 장비 : 케이블, 허브(1계층의 기능을 수행), 주피터

 

TCP/IP모델

 OSI 7 Layer 모델은 개발자에게 표준을 제공하기 위한 모델이다. 하지만 TCP/IP모델은 실제로 데이터가 전송될 때의 과정을 나타낸 모델이다. TCP/IP모델은 네트워크에서 터미널 간의 정보를 통신할 때 사용하는 프로토콜을 4단계로 나눈 모델로, OSI 7 Layer 모델과 비교하면 간소화된 모델인 것을 확인 할 수 있다.

• 4계층 : 응용계층 - 사용자와 인터페이스간에 상호작용이 이뤄지는 계층
• 3계층 : 전송계층 - 데이터 전송 방식을 결정하는 계층, port번호 관련 계층
• 2계층 : 인터넷계층 - 최적의 전송 경로를 결정하는 계층, IP주소 관련 계층
• 1계층 : 네트워크 인터페이스 계층 - 신호의 규칙을 결정하고 전송하는 계층, MAC주소 관련 계층

 

데이터의 전송

 데이터를 다른 터미널로 보내기 위해서는 강력한 신호로 변조해야 한다. 이 과정을 캡슐화라고 하며, 각 계층마다 데이터에 계층 헤더를 추가한다. 프로토콜 헤더란 기존 데이터의 맨 앞에 식별자를 추가한 데이터로, 프로토콜 헤더를 받은 데이터가 다음 계층으로 이동하면, 계층 헤더를 받은 데이터는 하나의 데이터로 인식이 된다. 

캡슐화

1. 응용 프로그램을 통해 data가 생성되며, 전송계층으로 이동
2. 전송 계층에서 해당 서비스의 port번호가 있는 전송계층의 프로토콜 헤더데이터를 데이터에 추가한 후, 하위 계층으로 이동
3. 네트워크 계층에서 통신받을 호스트의 IP주소가 있는 네트워크계층의 프로토콜 헤더데이터를 데이터에 추가한 뒤, 하위 계층으로 이동
4. 데이터 링크 계층에서 통신받을 포인트의 MAC주소가 있는 데이터 링크계층의 프로토콜 헤더데이터와 오류제어를 위한 테일데이터를 추가한 뒤, 하위계층으로 이동
5. 물리 계층에서 데이터(Frame)를 신호로 변환한 뒤에, 통신매체를 통해 신호를 전송

 이렇게 캡슐화가 끝난 뒤에, 신호는 통신매체를 통해 Point to Point로 전송이 된다. 이때, Point to Point가 될 때 마다 데이터 링크 계층의 프로토콜 헤더데이터의 MAC주소는 변경이 된다.

 그렇게 네트워크계층의 프로토콜 헤더데이터에 있는 IP주소를 가진 터미널에 도착하게 되면,  해당 데이터를 복조해야 하는데, 이 과정을 언캡슐화라고 한다. 

언캡슐화

1. 스위치 포트를 통해 신호를 수령하고, 물리 계층에서 신호를 Frame으로 변환한 뒤, 상위 계층으로 이동
2. 데이터 링크 계층에서 데이터 링크 계층의 프로토콜 헤더데이터에서 MAC주소의 일치여부를 확인, 일치한 경우 헤더데이터를 제거한 뒤, 상위 계층으로 이동
3. 네트워크 계층에서 네트워크 계층의 프로토콜 헤더데이터에서 IP주소의 일치여부를 확인, 일치한 경우 헤더데이터를 제거한 뒤, 상위 계층으로 이동
4. 전송 계층에서 전송계층의 프로토콜 헤더데이터의 port번호를 확인하여 해당 port번호와 같은 서버를 실행

 즉, 데이터 전송은 다음과 같은 형식으로 진행된다.

1. 상위계층(응용계층,표현계층,세션계층)의 프로토콜을 통해 요청데이터를 생성
2. 전송계층의 프로토콜을 통해  End to End에서 End인 컴퓨터 간의 데이터 전송 규칙을 결정
3. 네트워크 계층의 프로토콜을 통해 송신할 컴퓨터의 IP주소를 할당
4. 데이터 링크 계층의 프로토콜을 통해 Point to Point의 Point인 터미널 간의 연결 규칙을 결정
5. 물리계층을 통해 Point to Point 형식으로 데이터를 전달
6. 전달 받은 컴퓨터에서 언캡슐화를 통해 요청데이터를 확인하고, 캡슐화를 통해 응답데이터를 생성한 뒤, 전송
7. 컴퓨터에서 언캡슐화를 통해 응답데이터를 확인