1. 컴퓨터 통신망 구조
1) 네트워크 아키텍쳐 (기본 뼈대를 이루는 컴퓨터 통신망의 핵심 )
- 컴퓨터 통신망의 물리적 요소들과 기능,구성,동작 원칙,절차,통신프로토콜 등을 위한 프레임 워크
- IBM의 SNA (System Network Architecture)
내부 통신과 메시지 전송을 위해 설계된 폐쇄형 네트워크)
- DEC의 DNA (Digital Network Architecture)
최초의 P2P 네트워크 구조중 하나로 발전
- Honeywell의 DSA (Distributed System Architecture)
IBM의 SNA와 경쟁하기 위해 개발
→ 초기에는 보안상 문제로 자원 미공유, 이후 자원공유를 위해 상호간에 접속이 자유로운 개방형 네트워크 아키텍쳐 등장
- OSI 참조모델 (Open System Interconnection)
- 인터넷 통신망 구조 (TCP/IP)
2) OSI 참조모델
- ISO 7498 (1983년) 개방형 시스템의 상호접속을 위한 참조모델
- 이기종 시스템간 통신이 가능하도록 표준 제정
- 개방형 시스템 : 적용 가능한 표준을 상호 인정하고 지원
각 계층을 모듈화하며 계층의 인터페이스(SAP: Service Access Point)를 통해 위 아래 계층에게 서비스와 정보를 제공
① OSI 7 Layer
물리 계층 : 종단간을 연결하려면 다양한 물리적 매체를 사용하는 구조
데이터링크 계층 : 전화회선, 광섬유 등 서로 다른 물리적 통신 매체를 사용할 경우 서로 다른 데이터링크 제어 (전화회선에서 허용치를 벗어나는 오류 발생으로 처음 도입, 새로운 통신 매체에 맞는 데이터 링크 제어절차를 사용해야 할 필요 있음)
네트워크 계층 : 전송 주체(송신/수신자) 사이에 중간노드가 있는 경우 전송 주체간의 연결통로(네트워크) 제공 ( 개방 시스템은 라우팅과 같은 네트워크 프로토콜이 연결통로를 제공하도록 지원 )
전송 계층 : 발신지 시스템에서 목적지 시스템까지 신뢰성 있는 데이터 이동을 제어 ( 상위 계층이 데이터 전송에 관여하지 않아도 되도록 투명한 서비스)
세션 계층 : 대화를 조직하고 동기화하거나 데이터 교환을 관리할 필요 (송신과 수신이 주고받는 대화/세션)
표현 계층 : 응용 프로그램이 구조화된 데이터를 표현하고 조정하는 기능이 필요 ( ASCII와 8비트코드, 숫자표현상의 차이등 )
응용 계층 : 응용 프로그램을 위한 프로토콜을 관리 (사용자와 상호작용, 최상위 계층)
② 계층 분리의 원칙
- 너무 많은 계층으로 분리하여 그를 위한 설명과 조합이 필요 이상으로 많지 않아야 함
- 서비스 양이 적고 경계를 중심으로 최소의 상호작용이 일어나도록 경계를 구성
- 수행하는 일의 측면, 필요로 하는 기술의 측면에 있어 명백히 서로 다른 기능을 다룰수 있도록 설정
- 비슷한 기능은 같은 계층에 존재
- 과거의 경험에 의해 성공적이라 판단되는 곳에 경계설정
- 쉽게 세분화되는 기능을 하나의 계층으로 설정
- 미리 표준화된 인터페이스를 가질수 있는 곳에 경계를 설정
- 데이터의 조작(구문, 의미 등의 추상적인 개념에 대해) 서로 다른 수준을 필요로 하는 곳에 계층 설정
- 각 계층은 상위 계층과 하위 계층에 경계를 가짐 (다른 계층과 무관)
▶ 호스트간의 통신은 동등한 계층간의 통신에 의해 이루어지며 이러한 데이터 전송단위를 PDU(Process Data Unit)이라고 하며, 상위계층에서 전송을 원하는 데이터인 SDU(Service Data Unit)에 제어정보인 PCI를 덧붙여진 형태로 전송
③ Encapsulation (캡슐화)
데이터에 각 계층의 제어정보를 추가하는 것
Service Data Unit (SDU) + Protocol Control Informaiton(PCI) → Protocol Data Unit(PDU)
역캡슐화 - 수신된 정보를 하위계층에서 차례로 헤더의 제어정보로 적절한 기능을 수행후 상위 계층으로 전달
④ 계층별 기능
응용 계층 : 최상위 계층으로 사용자나 응용 프로그램과 직접 연관되어 네트워크에 접근 수단을 제공 (서비스의 성격에 따라 응용 프로토콜이 구분됨)
- 엑세스와 분산정보서비스를 제공
- 공통응용서비스요소 (Common Application Service Element, CASE) : 응용 종류와 관계없이 개방시스템을 연결하는 방법을 제공
어소시에이션 제어(논리적인 통신로 제어),문맥제어(논리통신로 제어의 응용문맥 정의및 변경), 정보전송과 회화제어(논리 통신로 정보교환, 표현계층서비스에 대응), CCR(통신하는 양쪽 시스템간의 배타적제어)
- 특정응용서비스요소 : 응용별로 특정 기능에 사용되는 서비스요소 ( 파일전송, DB접근, 텔넷, 전자 우편등 )
- 사용자 요소 : 각 응용 프로그램이 데이터 통신을 위해 응용서비스를 이용하는 요소(국제적 약정 없음)
- 응용프로그램이 다른 프로그램과 통신할 경우 응용계층의 서비스와 프로토콜과 표현계층의 서비스를 이용해서 정보교환 가능
정보전달, 상대방확인, 통신권한설정, 상대방 인증,요금부과, 오류복구의 책임
시스템 관리(전계층에 걸친 자원관리), 활성화/비활성화(통신연결,유지,종료,해제, 파라미터 초기화)
감독제어(자원의 상태/보고, 통계자료), 오류제어 (통신연결,유지,종료, 오류검출 및 시스템 재시작)
표현 계층 : 시스템간에 교환되는 정보의 표현, 통신시 참조할 수 있는 데이터 구조의 표현
두시스템에서 사용하는 공통구문 요소를 제공
두시스템 간의 통신을 위한 공통구문의 변환을 제공
- 구문변환 ( 코드와 글자의 변환, 데이터 구조변환, 데이터 구조에 대한 연산결정), 압축, 암호화
세션계층 : 표현계층과 함께 동작하기 위한 대화제어기의 형성과 동기, 데이터 교환
대화제어 ( 논리적 연결로서 세션을 연결과 해제를 지원), 반이중/전이중 방식으로 프로세스간 통신을 허용 ( 데이터 교환을 지원) 데이터 흐름제어기능은 없으나 과부하를 막기 위해 전송계층의 흐름제어 이용,
전송계층 : 세션을 가진 두 사용자 사이의 명확한 데이터 전송제공
포트주소 지정, 분할과 재조립 (메시지는 세그먼트로 분할되어 순서번호 부여되어 순차전송 및 재조립, 손상시 재전송), 연결제어 (연결, 비연결 지향으로 세그먼트 전송), 흐름제어와 오류제어 (프로세스간 흐름을 제어함- 링크사이의 흐름제어가 아님)
네트워크 계층 : 라우팅 전략을 사용하여 패킷 단위로 송신지 컴퓨터로부터 여러네트워크를 거쳐 수신지 컴퓨터로 전달
논리주소 지정(맥주소는 하나의 내부 네트워크에서만 사용되므로 네트워크를 구분하기 위해 물리주소와 다른 방식필요)
라우팅 (중계를 통한 최적경로, 여러개의 네트워크를 하나의 데이터링크 연결로 대응, 세그먼팅/블로킹, 오류검출(복구불가시 전송계층에 알림), 흐름제어(데이터 흐름제어, 전송계층의 흐름제어를 네트워크의 흐름제어가 해줌)
데이터링크 계층 : 노드대 노드전달 ( 물리계층의 비트정보를 프레임으로 가공하여 전달), 프레임구성, 물리주소지정,흐름제어, 오류제어, 접근제어
데이터링크의 설정 및 해제(2개의 네트워크 간에 데이터링크) 및 연결종단확인(네트워크체가 사용할수 있는 데이터 링크 연결종단 확인명을 제공)
프레임구성(물리계층에서 올라온 비트스트림을 프레임단위로 생성), 물리주소(프레임전송을 위한 송신노드와 수신노드의 주소필요), 흐름제어(프레임을 받아 처리하는 속도가 서로 다른 경우 송수신 속도를 맞추기 위해 흐름제어를 수행), 오류제어(프레임 손상시 검출/오류없는 전송), 접근제어(둘 이상의 노드가 전송시 충돌이 발생하지 않도록 접근제어)
물리 계층 : 물리적 개체를 통해 비트전송에 필요한 기능수행
물리적 연결의 설정 및 해제, 물리적 서비스 데이터 유닛의 전송 (비트형태, 동기식/비동기식), 물리계층관리 (전기적 기계적 성질이 물리적 매체의 경계에서 정의) → 물리적 매개체이 기계 및 전기규격과 전송매체의 특징, 물리적 장치와 송수신을 위한 인터페이스 기능과 절차제공, 비트의 부호화와 복호화, 비트전송속도 지정, 비트의 동기화 (송수신 노드 클록 동기화), 전송회선 구성 (전송장치/매체와 연결, 전용회선/공유회선의 구성결정), 물리적 구조(물리적 네트워크 구조와 관련된 역할수행)
3) TCP/IP
① Internetworking Technology
네트워크를 상호연결하는 기술
서로 다른 네트워크에 연결되어 있는 컴퓨터 사이의 통신가능
DoD ARPA (Advanced Reasearch Project Agency)
② Trasmission Control Protocol/Internet Protocol
TCP/IP Internet Protocol Suite (1970년대 Robert Kahn과 Vinton Cerf등에 의해 개발
1982년 미국 컴퓨터 네트워킹 표준으로 제정
③ TCP/IP 주요특징
- 연결형 서비스 및 비연결형 서비스 제공
- 패킷교환
- 동적 경로할당
- 공통의 응용 프로그램 제공
※ CASE(Common Application Service Element) 응용에 무관하게 개방 시스템 접속을 위한 방법 제공
④ TCP/IP 계층의 역할 ( 데이터 링크계층- 인터넷 계층- 전송계층-응용계층 )
▣ 데이터링크 계층
- 네트워크 인터페이스
- 디바이스의 driver와 interface card로 데이터 통신처리
- 대표적 프로토콜
ARP (Address Resolution Protocol) : IP주소 → 물리주소
RARP (Reverse ARP ): 물리주소 → IP주소
▣ 인터넷 계층
- 네트워크 상에서 패킷의 이동을 처리 (패킷 라우팅)
- 대표적 프로토콜
IP (Internet Protocol)
ICMP (Internet Control Message Protocol) UDP등 비연결형에서 오류가 발생하면 제어 메시지
IGMP (Internet Group Management Protocol) 특정 그룹에만 데이터 송신 (multicast)
▣ 전송 계층
- 호스트 컴퓨터 사이의 데이터 전송서비스
- 대표적 프로토콜
TCP (Transmission Control Protocol)
UDP (User Datagram Protocol)
▣ 응용 계충
- 응용 프로세스를 위한 프로토콜
- 대표적 프로토콜
TCP 이용 : FTP, SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), Telnet
UDP 이용 : TFTP(Trivial FTP), DNS(Domain Name Service),BOOTP(Bootstrap Protocol)등
IP 직접이용 : traceroute 프로그램
ICMP 직접이용 : ping프로그램
⑤ 인터넷 주소
▣ 호스트 식별 : 인터넷에 연결된 호스트 식별 (주소) 32비트
- 물리주소 : 한 네트워크 내에서 호스트를 식별하는 물리적 하드웨어 주소(네트워크 인터페이스 주소)
- 인터넷 주소(IP주소) : 서로다른 네트워크 간에 호스트를 식별하는 논리주소
클래스 유형에 따라 네트워크 식별자와 호스트 식별자로 유형화(D : IGMP)
- 클래스 A (0으로 시작) 0 ~ 127.XXX.XXX.XXX ( 1바이트 , 네트워크 식별자)
클래스 B (10으로 시작) 0 ~ 191.XXX.XXX.XXX (2바이트, 네트워크 식별자)
클래스 C(110으로 시작) 0 ~ 223.XXX.XXX.XXX (3바이트, 네트워크 식별자)
클래스 D(1110으로 시작) 0 ~ 237.XXX.XXX.XXX (이후 멀티캐스트 주소)
클래스 E(1111로 시작) 0 ~ 255.XXX.XXX.XXX (예약, 사용미정)
- 포트주소 : 프로세스를 식별하는 포트번호 (전송계층에서 사용)
TCP 및 UDP에 의해 응용프로그램 식별, 2바이트(16비트)로 구성
⑥ 캡슐화 (OSI와 유사)
▣ Encapsulation
- 데이터에 각 계층의 제어정보를 추가하는 것
- Service Data Unit (SDU) + Protocol Control Informaiton(PCI)
→ Protocol Data Unit(PDU)
▣ Decapsulation
- 수신측 시스템의 해당 계층에서 수행되는 캡슐화의 반대개념
- 물리 계층 이외의 모든 계층에서 수행
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