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🌐[Network] 구조적 모델 - 2
🌐 구조적 모델 - 2
개요
OSI(Open Systems Interconnection) 7계층 모델은 네트워크 통신을 7개의 논리적 계층으로 나눈 표준 모델입니다.
프로토콜과 인터페이스
네트워크 통신의 기본 개념
통신이란?
네트워크 사용자 간 데이터를 주고받는 행위
양쪽 호스트의 OSI 7계층 모듈이 유기적으로 연동되어야 함
계층 간 통신 방식
수평적 통신 (프로토콜)
각 계층은 상대 호스트의 동일 계층과 논리적으로 통신
예: 호스트 A의 계층 n ↔ 호스트 B의 계층 n
수직적 통신 (인터페이스)
동일 호스트 내에서 상하위 계층 간 통신
하위 계층이 상위 계층에 제공하는 인터페이스를 서비스라고 함
핵심 용어 정리
용어
설명
프로토콜(Protocol)
동일 계층 간 통신을 위한 규칙과 절차
인터페이스(Interface)
상하위 계층 간 통신 규칙
서비스(Service)
하위 계층이 상위 계층에 제공하는 기능
계층 간 통신 구조
위 그림은 두 호스트 간 통신에서 프로토콜, 서비스, 데이터 전송의 관계를 보여줍니다.
데이터 전송 흐름
수직 방향: 한 호스트 내에서 위아래 양방향 전송 가능
수평 방향: 두 호스트 사이에서 좌우 양방향 전송 가능
물리적 전송: 반드시 최하위 물리 계층을 통해 이루어짐
2.5 데이터 전송 과정
호스트 1의 계층 n → 호스트 2의 계층 n 데이터 전송
1. 호스트 1의 계층 n
↓ (하위 계층에 전송 요청)
2. 호스트 1의 계층 n-1
↓ (하위 계층의 도움을 받아 전송)
3. 물리적 전송 매체
↓
4. 호스트 2의 계층 n-1
↓ (상위 계층으로 전달)
5. 호스트 2의 계층 n
핵심 원리
이 원리는 OSI 7계층 모두에 적용
실제 물리적 데이터 전송은 물리 계층만 수행
나머지 계층들은 논리적 통신만 수행
인터넷의 계층 모델
인터넷 프로토콜 스택
위 그림은 FTP 프로그램을 예시로 인터넷 계층 구조를 보여줍니다.
핵심 프로토콜
네트워크 계층
IP (Internet Protocol): 네트워크 계층의 핵심 기능 수행
전송 계층
TCP (Transmission Control Protocol): 신뢰성 있는 연결 지향 통신
UDP (User Datagram Protocol): 빠른 비연결 지향 통신
프로토콜 구현 위치
운영체제 내부
전송 계층 이하의 프로토콜 (TCP, UDP, IP 등)
커널 레벨에서 동작
사용자 프로그램 환경
응용 계층 프로토콜 (FTP, Telnet, SMTP 등)
OSI 모델의 5~7계층 기능이 통합되어 구현
프로토콜 스택 (Protocol Stack)
정의
계층 구조로 이루어진 통신 프로토콜의 집합
양쪽 호스트에 동일한 기능의 프로토콜 스택 존재
구성 요소
응용 계층: FTP, HTTP, SMTP, DNS...
전송 계층: TCP, UDP
네트워크 계층: IP
데이터 링크 계층: Ethernet, Wi-Fi...
물리 계층: 케이블, 무선 신호...
라우터의 역할
중개 기능
두 호스트 사이에서 데이터 전달 경로 결정
IP 프로토콜이 중개 기능 수행
계층 3까지의 프로토콜만 구현
FTP 데이터 전송 과정
클라이언트 → 서버 전송
[FTP 클라이언트]
↓ (데이터 전달)
[TCP 계층]
↓ (세그먼트화)
[IP 계층]
↓ (패킷화)
[LAN 카드]
↓ (프레임화)
[전송 매체 (이더넷)]
↓
[LAN 카드]
↑ (프레임 수신)
[IP 계층]
↑ (패킷 처리)
[TCP 계층]
↑ (재조립)
[FTP 서버]
양방향 통신
FTP는 양방향 통신 지원
서버 → 클라이언트 방향의 전송도 동일한 과정으로 수행
💡 핵심 요약
계층화의 이점: 각 계층이 독립적으로 기능을 수행하여 유지보수와 확장이 용이
프로토콜의 역할: 동일 계층 간 통신 규칙 정의
서비스의 개념: 하위 계층이 상위 계층에 제공하는 기능
물리적 vs 논리적: 실제 전송은 물리 계층에서, 나머지는 논리적 통신
프로토콜 스택: 계층화된 프로토콜의 집합으로 네트워크 통신 구현
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🌐[Network] 구조적 모델 - 1
🌐 구조적 모델 - 1
개요
네트워크의 구성
네트워크는 다수의 시스템을 전송 매체로 연결한 시스템들의 집합체입니다.
소규모 네트워크들이 전송 매체로 연결되어 더 큰 네트워크로 반복 확장 가능
외형상으로는 호스트 시스템과 전송 매체로 구분
내부 기능을 기준으로 다양한 구조로 세분화 가능
계층 모델의 필요성
호스트가 제공하는 복잡한 네트워크 기능을 연관된 그룹으로 묶어 계층 모델로 설명할 수 있습니다.
1. OSI 7계층 모델
표준화의 필요성
다수의 시스템을 서로 연결해 통신하려면 전체 시스템 구조를 먼저 표준화해야 합니다.
ISO (International Standard Organization)
국제 표준화 단체
OSI (Open Systems Interconnection) 7계층 모델 제안
네트워크 연결 시스템의 기본 구조와 기능을 상세히 정의
2. 계층 구조
기본 원리
OSI 7계층 모델에 따르면, 네트워크에 연결된 호스트는 7개 계층으로 모듈화된 전송 기능을 갖춰야 합니다.
데이터 송신 과정
사용자 요청
↓
계층 7 (응용 계층) ← 시작점
↓
계층 6 (표현 계층)
↓
계층 5 (세션 계층)
↓
계층 4 (전송 계층)
↓
계층 3 (네트워크 계층) ← 라우터 처리
↓
계층 2 (데이터 링크 계층)
↓
계층 1 (물리 계층) ← 전송 매체
↓
상대 호스트로 전송
처리 방향
일반 사용자는 응용 계층을 통해 데이터 송수신 요청
요청은 하위 계층으로 순차 전달
각 계층은 자신이 담당하는 기능을 수행
맨 아래 물리 계층을 통해 상대 호스트에 전송
라우터는 하위 3개 계층의 기능만 수행
데이터 수신 과정
물리 계층 (수신)
↓
데이터 링크 계층
↓
네트워크 계층
↓
전송 계층
↓
세션 계층
↓
표현 계층
↓
응용 계층 ← 최종 도착
↓
사용자에게 전달
처리 방향
물리 계층으로 들어온 데이터는 상향 전달
순차적으로 응용 계층까지 올라감
회신 시 반대 과정을 거쳐 송신 호스트로 전송
계층 간 관계
최종 주체
데이터 송수신의 최종 주체는 양쪽 호스트의 응용 계층
계층별 역할
각 하위 계층은 바로 위 계층을 지원하는 고유 기능 수행
모든 상하 계층에 대하여 상대적 원리 적용
각 계층은 데이터 전송에 필요한 기능을 분담 처리
3. 계층별 기능
각 계층은 독립적인 고유 기능을 수행하며, 하위 계층이 상위 계층에 서비스를 제공합니다.
📊 계층별 핵심 기능 요약
계층
이름
핵심 기능
주요 역할
7
응용 계층
사용자 서비스
네트워크 응용 서비스 제공
6
표현 계층
데이터 표현
압축, 암호화, 형식 변환
5
세션 계층
논리적 연결
대화(Dialog) 관리
4
전송 계층
프로세스 연결
종단 간 연결 및 신뢰성
3
네트워크 계층
경로 설정
라우팅, 혼잡 제어
2
데이터 링크 계층
오류 제어
물리적 오류 처리
1
물리 계층
물리적 전송
전송 매체 인터페이스
계층 1: 물리 계층 (Physical Layer)
역할
호스트를 전송 매체와 연결하기 위한 인터페이스 규칙 정의
전송 매체의 특성 다루기
전송 매체 종류
유선 매체: 동축 케이블, 광섬유 등
무선 매체: 무선 신호, 적외선 등
💡 핵심
물리적인 전송 매체로 연결되어야 데이터 전송이 가능합니다.
계층 2: 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)
배경
물리 계층 전송 과정에서 잡음(Noise) 등 외부 요인으로 물리적 오류 발생
주요 기능
오류 제어 (Error Control) 수행
오류 발생 사실 인지
오류 복구
오류 감지 방식
물리 계층이 오류를 감지(Sense)하여 상위 계층에 알림
데이터 링크 계층이 독자적으로 오류 감지
대표적 물리적 오류
데이터 분실: 데이터가 도착하지 못함
데이터 변형: 내용이 깨져서 도착
오류 복구 방법
송신자가 원래 데이터를 재전송 (Retransmission)
계층 3: 네트워크 계층 (Network Layer)
역할
데이터가 올바른 경로를 선택하도록 지원
라우터(Router)를 통한 중개 기능
주요 기능
1. 경로 설정 (Routing)
송신 호스트에서 수신 호스트까지 최적 경로 선택
여러 라우터를 거치는 과정 관리
2. 오류 제어
데이터 중개 과정에서 발생하는 오류 처리
3. 혼잡 제어 (Congestion Control)
네트워크 부하 증가 시 특정 지역의 혼잡 방지
데이터 전송 경로와 관련된 제어
네트워크 구조
내부: 라우터들로 구성
외부: 송수신 호스트 연결
계층 4: 전송 계층 (Transport Layer)
배경 이해
데이터 교환의 최종 주체는 호스트가 아닌 응용 프로세스
네트워크 계층은 호스트 간 전송만 지원
역할
프로세스 간 연결 (Connection) 기능 제공
송신 프로세스와 수신 프로세스 간 안전한 데이터 전송 지원
특징
데이터 전송 경로의 양 끝단 간 연결이 완성되는 계층
종단 간 (End-to-End) 통신 담당
🔧 구현 방식
일반적으로 계층 1~4 기능은 운영체제에서 시스템 콜(System Call) 형태로 제공됩니다.
계층 5~7은 응용 프로그램으로 작성됩니다.
계층 5: 세션 계층 (Session Layer)
정의
전송 계층 연결보다 더 상위의 논리적 연결 지원
응용 환경에서 사용자 간 대화(Dialog) 개념의 연결
전송 계층과의 차이
구분
전송 계층 연결
세션 계층 연결
수준
물리적 연결
논리적 연결
개념
프로세스 간 연결
사용자 간 대화
예시
TCP 연결
파일 전송 세션
실제 활용 예시
파일 송수신 중 연결이 끊긴 경우:
전송 계층의 연결 종료 (물리적 연결 끊김)
전송 계층 연결 재설정
세션 계층이 이전 중단 지점부터 이어서 전송 지원
💾 핵심 기능
중단 지점을 기억하고 재개할 수 있는 체크포인팅(Checkpointing) 기능
계층 6: 표현 계층 (Presentation Layer)
기본 역할
데이터의 의미(Semantic)를 잃지 않도록 올바른 표현(Syntax) 방법 제공
호스트들이 표준화된 방법으로 데이터 인식 가능
주요 기능
1. 데이터 표현
정보 교환 시 표준화된 형식 사용
문자 인코딩, 데이터 구조 변환
2. 압축 (Compression)
대용량 멀티미디어 데이터 압축
전송 데이터 양 감소
예시: 동영상, 이미지 압축
3. 암호화 (Encryption)
네트워크 보안 기능
외부 침입자로부터 데이터 보호
개인 정보 및 금융 거래 보안
🔐 보안 중요성
인터넷을 통한 개인 정보 처리와 금융 상거래가 증가하면서
인터넷 보안의 중요성이 점점 커지고 있습니다.
계층 7: 응용 계층 (Application Layer)
역할
일반 사용자를 위한 다양한 네트워크 응용 서비스 지원
발전 추세
과거: 단순 정보 검색 지원
현재: 인공지능과 결합
미래: 사회 전반의 모든 영역으로 확장
서비스 범위
특정 분야에 한정되지 않음
사회 전반의 모든 영역으로 발전
금융, 교육, 의료, 엔터테인먼트 등 다양한 분야
대표적 응용 서비스
웹 브라우징 (HTTP/HTTPS)
이메일 (SMTP, POP3, IMAP)
파일 전송 (FTP)
원격 접속 (SSH, Telnet)
DNS (도메인 이름 서비스)
📝 계층별 핵심 정리
하위 계층 (1-3): 데이터 전송 담당
계층 1 (물리) → 물리적 비트 전송
계층 2 (데이터 링크) → 직접 연결된 노드 간 신뢰성
계층 3 (네트워크) → 경로 선택 및 라우팅
중간 계층 (4): 종단 간 통신
계층 4 (전송) → 프로세스 간 신뢰성 있는 연결
상위 계층 (5-7): 응용 서비스
계층 5 (세션) → 대화 관리
계층 6 (표현) → 데이터 형식, 압축, 암호화
계층 7 (응용) → 사용자 서비스
🎯 OSI 모델의 의의
표준화의 장점
상호 운용성: 다른 제조사 제품 간 호환 가능
모듈화: 각 계층을 독립적으로 개발 및 개선
문제 해결: 계층별로 문제 영역을 명확히 구분
학습 용이성: 복잡한 네트워크를 체계적으로 이해
각 계층의 독립성
한 계층의 변경이 다른 계층에 영향을 주지 않음
각 계층은 명확한 인터페이스를 통해 서비스 제공
기술 발전에 따라 특정 계층만 교체 가능
📚 실무 참고
실제 인터넷은 TCP/IP 모델을 주로 사용하지만,
OSI 7계층 모델은 네트워크 개념을 이해하는 표준 참조 모델로 활용됩니다.
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