02_네트워크_모델_알아보기

<Do it! IT 서비스 이해를 위한 네트워크 기초>

공부 내용 (28-43쪽)

02 네트워크 모델 알아보기
02-1 TCP/IP와 OSI 7계층
-- TCP/IP 모델
-- OSI 7계층 모델
-- TCP/IP 모델과 OSI 7계층 모델 비교
02-2 네트워크 패킷
-- 캡슐화 ? 패킷을 만들어서 보낼 때
-- 역캡슐화 ? 패킷을 받아서 확인할 때
02-3 패킷을 이용한 통신 과정
-- [Do it! 실습] 와이어샤크로 캡슐화된 패킷 분석하기

 

02-1 TCP/IP와 OSI 7계층

네트워크 모델

• 인터넷을 만들 때 수많은 네트워크를 통일된 형태로 연결할 방법을 위해 탄생

 

TCP/IP 모델

• 인터넷에 연결된 컴퓨터들이 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 인터넷 표준 프로토콜
• 4계층
• 계층 간 상호 작동하는 방식을 정해 놓은 네트워크 모델
• 초기 인터넷 개발과 함께 나와, 실제 인터넷에서 통신하는 방식을 그대로 표현

 

OSI 7계층 모델

• ISO(국제표준화기구)에서 제안한 7계층 네트워크 모델
• 국제 표준화를 목적으로 만든 이론적인 모델 -> 실제 통신하는 방식과 조금 다름

 

1. 물리 계층
   • 하드웨어 장치를 통해 전기 신호인 비트를 전송하는 데 필요한 물리적인 명세를 정하고 전송하는 역할
2. 데이터 링크 계층
   • 같은 LAN에 있는 장치들을 찾아가는 역할
   • 프로토콜: Ethernet
3. 네트워크 계층
   • 출발지에서 목적지 컴퓨터 찾아갈 수 있도록 라우팅 역할
   • 최적의 경로
   • 프로토콜: ARP, IPv4, ICMP
   • IPv4는 최적의 경로를 찾아가는 역할, 나머지는 IPv4를 보조하는 역할
4. 전송 계층
   • 출발지와 목적지 컴퓨터에서 각각 실행 중인 프로그램이 서로를 찾을 수 있도록 함
   • 각 프로그램이 데이터를 주고받을 때 누락된 데이터를 다시 전송하게 하거나,
     한 번에 전송할 데이터의 크기를 정하는 등의 역할
   • 프로토콜: TCP, UDP
5. 세션 계층
   • 컴퓨터나 장치 사이의 세션을 설정/관리/종료하는 역할
   • 세션: 네트워크가 연결된 상태
   • 전송하는 데이터의 안정성과 신뢰성을 유지하기 위한 것
6. 표현 계층
   • 운영체제의 한 부분, 입력 또는 출력되는 데이터를 하나의 표현 형태로 변환
   • 파일의 확장자와 비슷한 역할
7. 응용 계층
   • 사용자가 이용하는 프로그램의 양식에 따라 데이터는 주고받는 계층
   • 각각 프로그램끼리 통신할 수 있는 양식이 정해져 있음
     -> 이를 정의한 계층
   • 프로토콜: HTTP, DNS, FTP

 

+) TCP/IP 모델과 OSI 7계층 모델 중 실제로 더 많이 쓰이는 것

• 실제 통신 표준은 TCP/IP 모델
• OSI 모델은 이론적으로 완벽하지만 실제 구현이 복잡
• 현재 OSI 모델은 네트워크를 설명하거나 장애 지점을 파악하는 참조용으로 쓰고,
  실제 기술 구현은 TCP/IP 모델을 따름

 

02-2 네트워크 패킷

데이터를 전달할 때는 필요한 내용을 각각 용도에 맞는 프로토콜과 조합해야 함

 

패킷

• 조합한 데이터와 프로토콜의 집합

 

패킷의 구조

• 헤더: 각 용도에 맞는 프로토콜
• 페이로드: 보낼 데이터
• 푸터: 오류를 점검하기 위한 값 -> 헤더와 페이로드를 복잡한 수식에 입력하여 계산

 

패킷의 헤더

• 여러 개의 프로토콜로 구성 가능 -> 한 프로토콜 앞에 또 다른 프로토콜에 헤더로 추가 가능
• 헤더 앞에 추가로 붙는 헤더 -> 기존 헤더보다 더 낮은 계층의 프로토콜

 

• +) 계층별 데이터 단위: PDU (Protocol Data Unit) - 각 계층에서 이 패킷을 부르는 '정확한 명칭'
  • L4 (전송 계층): 세그먼트(Segment) / 데이터그램(Datagram)
  • L3 (네트워크 계층): 패킷(Packet) / 데이터그램
  • L2 (데이터 링크 계층): 프레임(Frame)
  • L1 (물리 계층): 비트(Bits)
  • ex) 캡슐화 과정에서 L4 데이터가 L3로 내려가면? -> IP 헤더가 붙어 패킷이 됨
  • L4에서는 포트 번호, L3에서는 IP 주소, L2에서는 MAC 주소가 있어야만
    데이터가 길을 잃지 않고 목적지까지 도달할 수 있음

 

가장 일반적인 패킷

• 인터넷을 통해 웹 서비스를 이용할 때 사용
• 페이로드: 보내거나 받는 데이터, 푸터: 없는 형태
• 헤더: HTTP -> TCP -> IPv4 -> Ethernet (각각 다른 용도)

 

캡슐화 - 패킷을 만들어서 보낼 때

• 패킷은 데이터를 보내는 쪽에서 만듦
• 필요에 따라 프로토콜을 여러 개 추가
  • 높은 계층에서 낮은 계층의 프로토콜을 순서대로 추가
• 캡슐화: 높은 계층에서 낮은 계층의 프로토콜을 순서대로 조합하는 것

 

역캡슐화 - 패킷을 받아서 확인할 때

• 역캡슐화: 낮은 계층의 프로토콜에서 높은 계층의 프로토콜 순서로 분해하며 내용을 학인

 

02-3 패킷을 이용한 통신 과정

패킷 통신 과정 3단계 요약

• 1단계. 송신 측 (캡슐화): 응용 계층부터 하위 계층으로 내려가며 각 용도에 맞는 헤더를 붙여 패킷을 만들고 전기 신호로 변환
• 2단계. 네트워크 (전달): 라우터가 IP 주소를 보고 길을 찾으며, 각 지점을 거칠 때마다 다음 목적지의 MAC 주소로 헤더를 교체하며 이동
• 3단계. 수신 측 (역캡슐화): 받은 패킷의 헤더를 하위 계층부터 하나씩 떼어내며 내용을 확인하고, 최종 데이터를 응용 프로그램에 전달

 

되새김문제

1. 인터넷의 원형인 아르파넷의 표준으로 지정되었던 모델이며, 현재의 인터넷에서도 실제 통신하는 방식을 그대로 표현한 모델은 무엇인가?
- TCP/IP 모델
2. ISO에서 1984년 제안한 7개 계층으로 구성된 모델이며, 국제 표준화를 위해 만들어진 이론적인 모델은 무엇인가?
- OSI 7계층 모델
3. OSI 모델에서 컴퓨터의 랜카드와 랜선을 사용하여 전기 신호를 전송하는 역할을 수행하는 계층은 무엇인가?
- 물리 계층
4. OSI 모델에서 데이터를 주고받을 때 같은 LAN에 있는 장치를 찾아가는 역할을 하는 계층은 무엇인가?
- 데이터 링크 계층
5. OSI 모델에서 목적지 컴퓨터를 찾아가기 위한 경로를 결정하고 라우팅을 수행하는 계층은 무엇인가?
- 네트워크 계층