[Network] #4 네트워크 참조 모델
[혼자 공부하는 네트워크↗️], 컴퓨터 네트워킹: 하향식 접근 (제8판)을 바탕으로 정리한 글입니다.
1. 네트워크 참조 모델
1.1 택배와 송수신 과정
저번 포스팅에서 패킷을 “택배”에 비유해서 설명하였다.
택배로 책을 보내는(송신) 과정을 조금 더 세분화해보자.
- 선물할 책을 준비한다.
- 책이 상하지 않도록 책을 포장한다.
- 포장된 책을 택배 상자에 담는다.
- 택배 상자를 밀봉한다.
- 택배 기사가 확인랑 메시지를 택배 상자에 붙힌다.
- 택배 상자를 택배 기사에게 전달한다.
택배로 책을 받는(수신) 과정은 송신 과정과 반대로 이루어져있다.
- 택배 상자를 택배 기사로부터 전달받는다.
- 택배 기사가 확인한 메시지를 제거한다.
- 택배 상자를 개봉한다.
- 택배상자에서 포장된 책을 꺼낸다.
- 포장 용지를 제거한다.
- 선물 받은 책을 확인한다.
💡 이처럼, 송수신 과정은 계층적으로 표현할 수 있다!
1.2 네트워크를 통해 송수신 하는 과정
네트워크도 마찬가지로 패킷을 주고받는 과정은 정형화되어있는 단계가 있다.
- 정형화되어있는 단계는 송신과 수신이 반대의 과정으로 이루어져 있기 때문에 이를 계층적으로 표현할 수 있다.
- 이렇게 계층적으로 표현할 수 있는 정형화된 단계를 네트워크 참조 모델이라고 한다.
- 상위 계층은 하위 계층이 제공하는 서비스에 의존한다.
1.3 통신 과정을 계층적으로 나눈 이유
① 네트워크 구성과 설계가 용이
② 네트워크 문제 진단과 해결이 용이
2. 대표적인 네트워크 참조 모델
2.1 OSI 모델(OSI 7계층)
국제 표준화 기구 ISO에서 만든 네트워크 참조 모델
| 계층 | 설명 |
|---|---|
| ⑦ 응용 계층 | 사용자 및 사용자가 이용하는 응용 프로그램에 다양한 네트워크 서비스 |
| ⑥ 표현 계층 | 문자를 컴퓨터가 이해할 수 있는 코드로 변환하거나(인코딩), 압축, 암호화 |
| ⑤ 세션 계층 | 세션(통신을 주고받는 호스트의 응용 프로그램 간 연결 상태)을 관리 |
| ④ 전송 계층 | 신뢰성 있고 안정성 있는 전송을 해야 할 때 필요한 계층 |
| ③ 네트워크 계층 | 메시지를 다른 네트워크에 속한 수신시까지 전달하는 계층 |
| ② 데이터 링크 계층 | 네트워크 내 주변 장치 간의 정보를 올바르게 주고받기 위한 계층 |
| ① 물리 계층 | OSI 모델의 최하단, 1과 0으로 표현되는 비트 신호를 주고받는 계층 |
- 물리 계층과 데이터 링크 계층에 정의되어있는 대부분의 기술은 RAM과 관련! (RAM 안에 속해있는 host와 정보 교환) 따라서 물리 계층과 데이터 링크 계층은 보통 함께 묶이는 경우가 일반적이다.
- RAM 간의 통신이 이루어져야 할 때는 네트워크 계층을 사용한다. 네트워크 계층 안에는 RAM간의 통신을 위한 통신이 포함되어 있다. (e.g., IP, 라우팅 )
2.2 TPC/IP 모델(TCP/IP 4계층)
인터넷 프로토콜 스위트, TCP/IP 프로토콜 스택이라고도 불린다.
OSI모델은 주로 네트워크를 이론적으로 기술하고 이해할 때 주로 활용되는 반면,TPC/IP모델은 프로토콜을 기준으로 만들어졌기 때문에 구현에 집중을 둔 네트워크 참조모델이다.- 물리 계층이 없다고 보는 견해가 지배적이다.
| 계층 | 설명 | 프로토콜 | 프로토콜 데이터 유닛 (PDU) |
|---|---|---|---|
| ④ 응용 계층 | 사용자가 네트워크에 직접 상호작용하는 계층으로, 응용 프로그램과 네트워크 간의 인터페이스를 제공 ( OSI 모델의 세션+표현+응용 계층과 유사) |
- HTTP: 웹 브라우저와 서버 간의 데이터 전송 - FTP: 파일 전송 - SMTP: 이메일 송신 등 |
메시지 (Message) |
| ③ 전송 계층 | 클라이언트와 서버 간 애플리케이션 계층 메시지를 전송하는 서비스 제공 (OSI 모델의 전송 계층과 유사) |
TCP, UDP | 세그먼트 (Segment) |
| ② 인터넷 계층 | - 데이터를 목적지까지 라우팅하고, 네트워크 간의 통신을 가능하게 함 - 데이터그램(IP의 전송 단위)을 라우팅하는 책임 (OSI 모델의 네트워크 계층과 유사) |
IP, ICMP, ARP | 패킷 (Packet) |
| ① 네트워크 액세스 계층 (링크계층, 네트워크 인터페이스 계층) | - 전체 프레임을 한 네트워크에서 이웃 네트워크 요소로 이동시킴 (OSI 모델의 데이터 링크 계층과 유사) |
Ethernet, PPP, HDLC, ARP | 프레임 (Frame) |
3. 캡슐화와 역캡슐화
송신 과정에서 캡슐화, 수신 과정에서 역캡슐화가 이루어지게 된다.
- 송신지 입장에서 메시지는 가장 높은 계층에서부터 가장 낮은 계층으로 이동
- 수신지 입장에서 메시지는 가장 낮은 계층에서부터 가장 높은 계층으로 이동
이렇듯 송수신 과정은 반대의 과정으로 이루어진다.
캡슐화와 역캡슐화가 무엇인지 자세히 살펴보자.
3.1 캡슐화
캡슐화란 각 계층 별 프로토콜의 목적과 특징에 부합하는 헤더(+트레일러)가 추가되는 과정을 의미한다.
즉, 아래와 같이 프로토콜의 목적과 특징에 부합하는 헤더가 추가되는 캡슐화가 이루어지게 된다.
상위 계층의 패킷(헤더(혹은 트레일러)+페이로드)는 하위 계층의 페이로드가 된다.
3.2 역캡슐화
역캡슐화란 계층 별 프로토콜의 목적과 특징에 부합하는 헤더를 제거하는 과정을 의미한다.
캡슐화와 반대되는 과정이다.
3.3 PDU(Protocol Data Unit)
각 계층에서 송수신되는 메시지의 단위를 의미한다.
현재 계층의 PDU = 상위 계층 데이터 + 현재 계층의 프로토콜 헤더(및 트레일러)
두 대의 host가 메시지를 주고받을 때의 발생하는 일을 그림으로 표현하면 아래와 같다.
4. 정리
- 어떤 메시지를 송신할 때에는 네트워크 참조모델 상에서 위의 계층에서 아래 계층으로 이동하고, 어떤 메시지를 수신할 떄에는 네트워크 참조모델 상에서 아래 계층에서 위의 계층으로 이동하게 된다.
- 어떤 정보를 송신할 떄는 각각의 계층의 프로토콜의 헤더가 덧붙는 캡슐화 과정이 이루어지고, 어떤 메시지를 수신할 때에는 캡슐화 과정에서 붙었던 헤더 및 트레일러가 제거되는 역캡슐화가 이루어진다.
- 각각의 계층에서 주고받는 메시지 단위는 PDU 라고 지칭을 한다.
댓글남기기