[컴퓨터네트워크] 1-6 Protocol layers, service models

출처: 최종원 교수님, 컴퓨터네트워크1 수업,
Computer Networking:  A Top-Down Approach Featuring the Internet by James F.Kurose and Keith W.Ross 8th,
컴퓨터 네트워킹 하향식 접근 8판

프로토콜 계층화

• 네트워크 설계자는 프로토콜(프로토콜을 구현하는 네트워크 하드웨어와 소프트웨어)을 계층(layer) 으로 조직한다.
• 한 계층이 상위 계층에 제공하는 서비스에 관심을 갖고, 이것을 계층의 서비스 모델(service model)이라고 한다.
• 각 계층은 (1) 그 계층 내부에서 어떤 동작을 수행하거나 (2) 직접 하위 계층이 서비스를 사용한다.

장점

• 개념과 구조 측면에서 이점이 있다. 시스템 구성요소에 대해 논의하기 위한 구조화된 방법을 제공한다.
• 모듈화는 시스템 구성요소의 갱신을 더 쉽게 해준다.

단점

• 한 계층의 기능이 하위 계층과 기능적으로 중복된다.
• 어느 한 계층에서의 기능이 다른 계층에만 존재하는 정보를 필요로 할 수 있다.

OSI 5 layer model

OSI 5계층 모델

• application: 네트워크 application을 지원한다. 종단 시스템의 소프트웨어로 구현 ex) IMAP, SMAP, HTTP
• transport: 클라이언트와 서버 간에 애플리케이션 계층 메시지를 전송하는 서비스를 제공. process 간의 데이터 이동. 종단 시스템의 소프트웨어로 구현 ex) TCP, UDP
• network: source에서 destination 로 datagram을 라우팅하는 책임을 진다. ex) IP, routing protocols
• link: (목적지는 고려하지 않고) 다음 이웃 노드에게 데이터 그램을 전송. ex) Ethernet, 802.11 (WiFi), PPP
• physical: 프레임 내부의 각 비트를 한 노드에서 다음 노드로 이동하는 것. ex) 꼬임쌍선, 동축케이블, 광케이블 등

host (client, server) 에는 5계층이 다 있지만, router에는 network, link, physical의 3계층만 있다. link에는 link, physical의 2계층만 있다.

💡 TCP는 애플리케이션에게 연결지향형 서비스를 제공. (1) 목적지로의 애플리케이션 계층 메시지 전달 보장 (2) 흐름 제어(송신자/수신자 속도 일치) (3) 긴 메시지를 짧은 메시지로 나누고 혼잡 제어 기능을 제공하여 네트워크가 혼잡할 때 출발지의 전송률을 줄인다.
💡 UDP는 애플리케이션에 비연결형 서비스를 제공. 신뢰성, 흐름제어, 혼잡제어를 제공하지 않는 아주 간단한 서비스.

OSI 7 layer model

• application(7계층) > presentation > session > transport > network > link > physical (1계층)
• presentation: 데이터를 표현하는 방법, 보안 등 ex) 상위 order 부터 하위 order부터 등
• session: 데이터를 주고 받다가 연결이 끊어진 경우, 재연결을 위해 처음부터 보낼 것인지 끊긴 곳(체크포인트) 부터 보낼 것인지 등

Encapsulation : 캡슐화

캡슐화를 설명하는 그림

1. 송신 호스트에서 애프릴케이션 계층 메시지를 트랜스포트 계층으로 보낸다. M
2. 트랜스포트 계층은 메시지에 수신 측 트랜스포트 계층에서 사용될 추가 정보(=트랜스포트 계층 헤더 정보)를 더한다. 트랜스포트 계층 세그먼트 = M+Ht
   1. 트랜스포트 계층 세그먼트는 애플리케이션 계층 메시지를 캡슐화한다.
   2. 추가된 정보는 수신 측의 트랜스포트 계층이 그 ㅁ[시지를 적절한 애플리케이션으로 보내도록 하는 정보와 메시지의 비트들이 변경되었는지 아닌지를 수신자가 결정하게 하는오류 검출 비트 포함
3. 트랜스포트 계층은 세그먼트를 네트워크 계층으로 보내며, 네트워크 계층은 출발지와 목적지 종단 시스템 주소와 동일한 헤더 정보를 추가한다. 네트워크 계층 데이터그램= M+Ht+Hn
4. 링크 계층으로 전달되고, 링크 계층도 자신의 헤더 정보를 추가한다. 링크 계층 데이터그램= M+Ht+Hn+Hl

각 계층에서 패킷은 헤더 필드와 페이로드 필드(계층 상위로부터의 패킷)라는 두가지 형태의 필드를 가진다.
Decapsulation: 여러 계층에서 헤더를 하나씩 제거한다.