[정처기 필기] OSI 7계층, TCP/IP, IPv4,IPv6

OSI(Open Systems Interconnection) 참조 모델의 개념

• 국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델이다.
• 컴퓨터 네트워크에서 여러 시스템이 데이터를 주고 받고 서로 연동할 수 있는 표준화된 인터페이스를 제공하기 위해 프로토콜을 기능별로 나눈 것이다.
• 시스템 연결을 위한 표준 개발을 위하여 공통적인 기법을 제공한다.
• 각 계층에 대해 서로 표준을 생산적으로 발전시킬 수 있도록 개념적, 기능적인 골격을 제공하는 역할을 한다.
• 일반적으로 OSI 7계층이라고 한다.

OSI 7 계층

물리 계층(Physical Layer)

• 물리적인 장치와 인터페이스가 전송을 위해 필요한 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 기능을 정의하는 계층이다.
• 프로토콜 종류 : RS-232C, V.24, X.21

데이터 링크 계층(Data Link Layer)

• 인접한 두 개의 통신 시스템 간에 신뢰성 있는 효율적인 데이터를 전송하는 계층이다.
• 링크의 설정과 유지 및 종료를 담당한다.
• 전송 데이터의 흐름 제어, 프레임 동기, 오류 제어 등을 수행한다.
• 링크의 효율성을 향상시킨다.
• 프로토콜의 종류 : HDLC, PPP, LLC, LAPB, LAPD, ADCCP

네트워크 계층(Network Layer)

• 통신망을 통하여 패킷을 목적지까지 전달하는 계층이다.
• 경로 설정 및 네트워크 연결 관리를 수행한다.
• 과도한 패킷 유입에 대한 폭주 제어 기능을 한다.
• 프로토콜 종료 : X.25, IP, ICMP, IGMP

전송 계층(Tranport Layer)

• 통신 종단 간(End-to-End) 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송하는 계층이다.
• 투명한 데이터 전송을 제공한다.
• 에러 제어 및 흐름 제어를 담당한다.
• 프로토콜 종류 : TCP, UDP

세션 계층(Session Layer)

• 프로세스 간에 대한 연결을 확립, 관리, 단절시키는 수단을 제공한다.
• 논리적 동기 제어, 긴급 데이터 전송, 통신 시스템 간의 회화 기능 등을 제공한다.

표현 계층(Presentation Layer)

• 응용 간의 대화 제어(Dialogue Control)을 담당한다.
• 응용 계층과 세션 계층 사이에서 데이터 변환을 담당한다.
• 정보의 형식 설정, 암호화, 데이터 압축, 코드 변환, 문맥 관리 등의 기능을 수행한다.

응용 계층(Application Layer)

• 사용자에게 서비스를 제공한다.
• 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.
• 프로토콜 종류 : HTTP, FTP, SMTP, Talnet, DNS

 

TCP/IP(Transmission Control Protocol / Internet Protocol)

인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터 간에 데이터 송수신이 가능하도록 도와주는 표준 프로토콜이다.

TCP(Transmission Control Protcol)

• OSI 7계층의 전송 계층의 역할을 수행한다.
• 서비스 처리를 위해 Multiplexing과 De-Multiplexing을 이용한다.
• 전이중 서비스와 스트림 데이터 서비스를 제공한다.

IP(Internet Protocol)

• OSI 7계층의 네트워크 계층에 해당하며 비신뢰성 서비스를 제공한다.
• 신뢰성이 부족한 비연결형 서비스를 제공하기 때문에 상위 프로토콜에서 이러한 단점을 보완해야 한다.

IP 프로토콜에서 사용하는 필드

• Header Length(4bit)
• IP 헤더 뒷부분에 옵션 필드가 여럿 붙을 수 있어 길이는 가변적이다.
• Total Packet Length(16bit)길이는 헤더와 데이터(페이로드)를 더한 것이다.최대값은 65525(2에 16승 -1)이다.
• IP 헤더 및 데이터를 포함한 IP 패킷 전체의 길이를 바이트 단위로 길이를 표시한다.
• 전체 패킷의 길이를 바이트 단위로 표시한다.
• Time to Live(8bit)
• 패킷을 전달할 수 있는 횟수 제한을 나타낸다.

TCP/IP 구조

링크 계층(Link Layer)

• 프레임을 송수신한다.
• 프로토콜 종류 : Ethernet, IEEE 802, HDLC, X.25, RS-232C 등

 

인터넷 계층(Internet Layer)

• 주소 지정, 경로 설정을 제공한다.
• 네트워크 계층이라고도 한다.
• 프로토콜 종류 : IP, ICMP, IGMP, ARP, RARP 등

IP(Internet Protocol)
- 비연결형인 데이터그램 방식을 사용하여 신뢰성이 보장되지 않는다.
- 전송할 데이터에 주소를 지정하고, 경로를 설정하는 기능을 한다.

 

ICMP(Internet Control Message Protocol)
- IP와 조합하여 통신중에 발생하는 오류 처리와 전송 경로 변경등, 제어 메시지를 관리하는 역할을 하며,
- 헤더는 8Byte로 구성된다.

IGMP(Internet Group Management Protocol)
멀티캐스트를 지원하는 호스트나 라우터 사이에서 멀티케스트 그룹 유지를 위해 사용된다.

ARP(Address Resolution Protocol)
호스트의 IP주소를 호스트와 연결된 네트워크 접속 장치의 물리적 주소 MAC Address 로 바꿔준다.

RARP(Reverse Address Resolution Protocol)
ARP와 반대로, 물리적인 주소를 IP 주소로 변환하는 기능을 한다.

 

전송 계층(Transport Layer)

• 호스트 간 신뢰성 있는 통신을 제공한다.
• 프로토콜의 종류 : TCP, UDP

TCP(Transmission Control Protocol)

- 신뢰성 있는 연결 지향형 전달 서비스를 제공한다.

- 순서/에러/흐름 제어 기능을 제공한다.

- Internet 상에서 데이터를 메세지 형태로 보내기 위해 IP와 함께 사용하는 규약이다.

 

UDP(User Datagram Protocol)

- 비연결형 및 비신뢰성 전송 서비스를 제공한다.

- 프름 제어나 순서 제어가 없어 전송 속도가 빠르다.

- 수신된 데이터의 순서 재조정 기능을 지원하지 않는다.

- 복구 기능을 제공하지 않는다.

 

응용계층

• 응용 프로그램 간의 데이터 송수신을 제공한다.
• 프로토콜 종류 : FTP, SMTP, SNMP, Talnet 등

FTP(File Trasfer Protocol)
인터넷상의 컴퓨터들간에 파일을 교환하기 위한 표준 프로토콜

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)

전자우편을 보내고 받는데 사용되는 TCP/IP 프로토콜

SNMP(Simple Network Management Protocol)

네트워크 관리 및 네크워크 장치와 그들이 동작을 감시, 통괄하는 프로토콜

 

Talnet

자신이 사용권한을 가지고 있더ㅏ는 전제하에 다른 사람의 호스트 컴퓨터를 원격지에 액세스 할 수 있도록 해주는 기법

 

IPv4 (Internet Protocol version 4)

• 32비트 길이의 IP 주소이다.
• 주소의 각 부분을 8비트씩 4개로 나눠서 10진수로 표현한다.
• IP 주소 = 네트워크 주소 + 호스트 주소

 

IPv6 (Internet Protocol version 6)

• IPv4의 주소 부족 문제를 해결하기 위하여 개발되었다.
• 128비트 길이의 IP주소이다.
• 16비트씩 8개의 필드 16진수로 표시한다.

 

IPv6의 장점

• 인증 및 보안 기능을 포함하고 있어 IPv4보다 보안성이 강화되었다.
• IPv6 확장 헤더를 통해 네트워크 기능 확장이 용이하다.
• 임의의 크기의 패킷을 주고받을 수 있도록 패킷 크기 제한이 없다.
• 멀티미디어의 실시간 처리가 가능하다.
• 자동으로 네트워크 환경 구성이 가능하다.
• 주소 체계는 유니캐스트, 애니캐스트, 멀티캐스트 세 가지로 나뉜다.

 

IPv6 통신 방식

• 유니캐스트(Unicast)
• 하나의 호스트에서 다른 하나의 호스트에게 전달하는 1:1이다.
• 애니캐스트(Anycast)‘1: 가장 가까운 1’ 통신 방식이다.
• 하나의 호스트에서 그룹 내의 가장 가까운 곳에 있는 수신자에게 전달하는
• 멀티캐스트(Multicast)
• 하나의 호스트에서 네트워크상의 특정 그룹 호스트들에게 전달하는 1:N 통신 방식이다.

 

IEEE 802의 표준 규격

• 802.1 : 상위 계층 인터페이스
• 802.2 : 논리 링크 제어(LLC)
• 802.3 : CSMA/CD
• 802.4 : 토큰 버스
• 802.5 : 토큰 링
• 802.6 : MAN
• 802.8 : 고속 이더넷
• 802.11 : 무선 LAN
• 802.15 : 블루투스