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OSI모델과 TCP/IP

Chapter 2Chapter 2

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ISO에서는 OSI(Open System Interconnect, 개방형 시스템 접속)라고 불리는 7계층의Data 통신 모델을 제정했다. 그 모델의 각 계층은 하나 이상의 고유한 통신 기능을수행하며 그 기능을 위한 고유한 기능을 갖고 있다. 모델의 각 계층은 바로 아래와 위의계층에 대해 각각 클라이언트와 서버의 역할을 한다.

OSI 모델의 각 계층들을 정의하고 각 계층에 관해 간략하게 논의 하기로 한다.계층의 각각의 서비스 또는 Protocol의 형태로 하나 이상의 고유한 데이터 통신기능을 수행한다.

OSI Reference Model은 Network Medium을 통해서 Computer간에 Information을전달 하는데 있어 발생하는 문제들을 7개의 작고, 연관있는 문제들로 구분한다. 7개의작은 문제들은 각각 스스로 해결할 수 있는 구조로 구분되어 Grouping된다. 7개의Problem Group은 각각 Model의 각 Layer에 의해 해결되어 진다. 대부분의 Network 장비들은 7개 계층 전체를 구현한다. 그러나, 어떤 장비들에 있어서는 하나 이상의Layer에 대한 구현을 생략하기도 한다. 또한, OSI의 하위 두 Layer는 Hardware나Software로 구현되어 지며, 상위 다섯 Layer는 일반적으로 Software로 구현된다. OSI Reference Model은 Information이 Application Program들로 부터 다른 Computer의Application Program으로 어떻게 전송되는지에 대하여 설명한다. 전송되는Information은 주어진 System내의 상위 Layer에서 하위 Layer로 전달 되기 때문에, 하위 Layer로 가면 갈수록 Human Language에서 0와 1의 Bitstream으로 바뀐다.

OSI-Type통신의 한 예로 그림 1-1에 나타나는 바와 같이 System A가 System B로전송할 Information이 있다고 가정하면 System A의 Application Program은 System A의 Layer 7과 통신하고, Layer 7은 Layer 6와, Layer 6는 Layer 5와 통신하는 식으로, 인접한 두 layer 간에 통신을 하여, System A의 Layer 1에 도달할 때까지 반복한다. 그다음 Layer 1은 Information을 Physical Network Medium에 실려 보낸다. Information은 Physical Layer Medium을 통하여 System B로 전달 된다. 그 후에System B내에서 받아들여진 Bitstream은 Layer 1에서 Layer 6로 거슬러 전달된 후System B의 Application Program에 도달한다.

Chapter 2. OSI 모델과 TCP/IP

1. OSI 1. OSI 모델모델

계층적 전송

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그림 1-1 : Communication between Two Computer Systems

System A의 각 Layer는 System A의 인접 Layer와 통신하지만, 그것의 궁극적인목적은 System B의 Peer Layer와 통신하는 것이다. 즉 System A의 Layer 1은 System B의 Layer 1과, System A의 Layer 2는 System B의 Layer 2와 통신하는 것이 궁극적인목적이다. 이러한 Peer Level의 통신은 각 Layer가 자신이 수행해야하는 고유의 기능을가지고 있기 때문에 꼭 필요하다. 이러한 임무를 수행하기 위하여, 각 Layer는 다른System의 상응하는 Layer와 반드시 통신해야 한다.

OSI Model의 Layering은 다른 System의 상응 Layer와 직접적인 통신을 막는다. 따라서, System A의 각 Layer는 System A의 인접 Layer의 Service에 의존하여 다른System의 상응 Layer와 통신을 달성한다.

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System B의 Layer 4가 System A의 Layer 4의 요구가 무엇인지를 어떻게 아는가? Layer 4의 특정한 요구는 Control Information으로 저장되고, 이는 Application Information 앞단에 Header라고 불리는 Block으로 만들어져 상응하는 Layer간에전달된다. 예를 들어 System A가 다음과 같은 문장(Data or Information)을 System B로 전송하려 한다고 가정하자.

”㈜한아시스템 …………… 기술이 좋은 사람들…… “

이 문장은 System A의 Application Program으로부터 System A의 Top Layer로전달된다. System A의 Application Layer 는 실제 Information을 System B의Application Layer로 전송 해야하고, 이를 위해 Code화된 Header의 형태로 Control Information을 앞에 붙인다. 이 Information Unit는 System A의 Layer 6으로 전달되고, Layer 6은 자신의 Control Information을 앞에 붙인다. 이 Information Unit는 크기가점차 증가하면서, Network에 도달할 때까지 하위 Layer로 전달되고, 이 Network을통해 원본 문장과 모든 추가된 Control Information이 System B로 전달되고, System B의 Layer 1으로 흡수된다. System B의 Layer 1은 Layer 1의 Header를 벗겨내고, 그것을 읽고, Information Unit를 어떻게 처리해야 하는지를 안다.그리고 조금 작아진 Information Unit는 Layer 2로 전달되어 Layer 2의 Header를벗겨내고, Layer 2에서 취해야할 행동을 분석하고, Layer 3로 전달한다. 이렇게Information Unit가 최종적으로 System B의 Application Program에 도달하면, 그Unit는 System A의 Application Program이 만들었던 원래의 Text가 된다.

그림 1-3 : Header and Data

Header와 Data

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Header와 Data의 개념은 현재 분석하는 Layer의 관점에서 연관이 있다. 예를 들어, Layer 3에서 Layer 3의 Information Unit는 Layer 3의 Header와 Data로 구성되어 있다. 그러나, Layer 3의 Data는 잠재적으로 Layer 4,5,6,7의 Header를 포함한다. 게다가, Layer 3의 Header는 Layer 2에서 단순한 Data이다. 이러한 설명은 그림 1-3에 나타나있다. 또한, 모든 Layer에서 그들의 Header를 붙일 필요가 없다. 어떤 Layer에서는그들이 받아들인 Information을 인접 Layer에서 보다 쉽게 알 수 있도록 만든후전송하는 기능만을 수행한다.

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7 APPLICATION 사용자가 OSI 환경을 액세스 할 수 있도록 하며, 분산 정보(응용층) 서비스를 제공한다.

6 PRESENTATION 데이터 표현(구문, Syntax)에 차이가 있는 응용처리에서(표현층) 차이가 나지 않도록 한다.

5 SESSION 응용간의 통신에 대한 제어 구조를 제공한다. 즉, 서로(논리접속층) 협력하는 응용들에 대하여 연결을 설립, 관리, 해제한다.

4 TRANSPORT 종점간(END-TO-END)에 신뢰성 있고, 정확한 데이터를(전송층) 전송한다. 즉, 종점간의 에러복구와 흐름제어를 담당한다.

3 NETWORK 상위의 계층에서 시스템을 연결하는데 필요한 데이터 전송과(네트웍층) 교환기능을 제공한다. 즉, 연결하고 관리하고 해제하는 역할을

한다.

2 DATA LINK 물리적인 LINK를 통해 신뢰성 있는 정보를 전송하는 기능을(데이터 링크층) 제공한다. 즉, 동기화, 에러제어, 흐름제어등 으로 데이터

블록(프레임)을 전송한다.

1 PHYSICAL 구조화되지 않은 비트 스트림을 물리적 매체를 통하여 전송하는(물리층) 것에 관계한다. 즉, 기계적, 전기적, 기능적 특징을 다룸으로써

물리적 매체를 처리한다.

2. 2. OSI OSI 7 7 계층계층

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중계계층

Data 전송시 중계 Node를 매체로 중계방식을 규정하는 계층으로 중계 Node 자체가경로를 관리하며 일단 송신한 DATA는 중계 Node에 맡기는 방식을 취한다.

전 Node가 1개 BackBone에 연결되어 있는 경우에는 기본적인 N/W계층은 불필요하다고 볼 수 있으며 GATE나 REPEATER를 적용하는 대규모 LAN에서 N/W계층의기능이 필요하다.

N/W 계층에서 전송로(CONNECTION)형과 무전송로(CONNECTION LESS)형이 있으나LAN에서는 일반적으로 무전송로형을 적용한다.

0 계층 : ISO 참조모델 7계층에는 포함되어 있지는 않으나 N/W 통신방식을 효율적으로운영하기 위해서 CABLE 매개체의 정책이나 설계를 하여야 하는 단계를 LEVEL 0 라고한다.

물리층 (제1계층) : 물리층은 가입자의 장비와 그것이 연결된 Network사이에 전기 기계적 연결을 정의하는계층으로써 기계적인 정의에는 핀의 배치, 케이블 커넥터의 크기와 형태 등이 포함된다. 전기적 정의에는 전압과 전류의 크기, 변조 방식, V계열의 Modem등이 포함되어 있다.이 계층에서 적용하는 전송 Access 방식으로는 BASEBAND, BROADBAND, LINK, 광LINK 방식등이 있다. 구조화 되지 않은 비트 스트림을 물리적 매체를 통하여 전송하는 것에 관계한다.즉 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특징을 다루어 물리적 매체를 엑세스한다.

데이터 링크층 (제2계층) : 데이터 링크층은 데이터를 전송하기 위해 프레임이나 패킷으로 구조화하는 절차를규정한다. 프레임이 너무 크면 여러 개의 작은 프레임으로 나누어 전송한다.프레임과 패킷의 수신구조도 데이터 링크층에서 규정하는데 이 계층의 대표적인 예는IEEE 802.3 CSMA/CD 매체 엑세스 표준이다.물리적 LINK를 통하여 신뢰성 있는 정보를 전송하는 기능을 제공한다. 즉 동기화, 에러제어, 흐름제어 등을 하여 데이터 블록(프레임)을 전송한다.

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NETWORK층 (제3계층) : NETWORK층은 NETWORK에 투입된 패킷들이 적절한 목적지로 가도록 하는계층으로써 상위의 계층에게 시스템을 연결하는데 필요한 데이터 전송과 교환기능을제공한다. 즉 연결을 설립하고 관리하고 해제하는 역할을 담당하며 NETWORK들 사이의 경로지정, 경로 연결등이 포함된다. 제3계층의 대표적인 예로써 패킷 수준에서의 X.25 표준이 있다.

전송층 (제4계층) :전송층에서는 NETWORK상의 물리적인 장비들의 주소를 어떻게 주는지, 어떻게 패킷이울바로 전달되게 하는지, 연결을 어떻게 하고 분리는 어떻게 하는지, 패킷들을NETWORK들 사이에서 어떻게 처리하는지의 4가지를 규정한다. TCP/IP는 이 계층의중요한 일부이다. NETWORK 상의 클라이언트 사이에서 DATA를 확실히 전송하는것이 전송층의 임무로서 주요 기능으로는 다중화(MULTIPLEXING)의 분류가 있다.N/W 계층과 마찬가지로 전송로(Connection)형과 무전송로(Connection Less)형으로나누어 지는데 상위급인 응용에서는 FILE 전송시에 Connection형을 적용하면 짧은Message를 사용하는 Application 계층인 경우는 Connection Less형을적용한다.SESSION층에서 넘겨진 DATA를 상대방이 누구인가를 확인하여 넘겨주며 전송로가Traffic에 걸렸을 때 가장 여유가 있는 경로를 선정하고 Network 계층에 지시도 한다. 전송층의 Module로는 TCP, UDP, NVP(N/W Voice Protocol)등 3가지가 있는고Digital로 압축된 음성을 IP N/W상에서 전송하기 위한 역할도 한다. 종점간(END-TO-END)에 신뢰성 있는 데이터 전송을 제공하며 또한 종점간의 에러 복구와흐름제어를 담당한다.이 계층에서 Virtual Circuit 또는 Connection은 전송로로 Data를 보낼때 가상적인통로로써 상위층의 Application Program이 전용선을 이용하듯 통신회선 경로를의식하지 않고 서로 대화하는 Service를 제공한다.

논리접속층 (제5계층) : 통신내용 속에 어떤 의미를 설정하여 통신 시스템에 반영한 계층을 SESSION이라하는데 그 역할은 응용간의 통신에 대한 제어 구조를 제공하며 서로 협력하는 응용들에대하여 연결의 설립, 관리, 해제한다. 데이터의 전송에 직접 관련되지는 않는다.

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표현층 (제6계층) :

표현층에서는 데이터를 변환하며 암호화도 이 계층에서 일어난다. 표현층에서는컴퓨터로 부터 데이터를 받아들여 논리 접속층으로 전달하기도 하고 또는, 그 반대의역할을 하기도 하며 특히 CCITT X.40은 표현층에 관련된 프로토콜 중의 한 가지이다.컴퓨터 기종에 따라서 수치표현 방법이 다르기 때문에 다른 값으로 해석되므로 이를위해서 특정 표현 방식을 통하여 재 전송해야 할 DATA의 표현형식을 관리하는계층이다. 따라서 DATA를 특정 표현 방식으로 변환하고 나서 수신처로 보내면 공통

표현 형식을 따라 전송되어 다시 자기 자신의 표현 형식으로 변조하는 것이다.DATA의 변화, 가공을 포함하여 최종 이용자가 이해 할 수 있는 형태로 바꾸기도 하고그 반대로 통신에 맞게 바꾸기도 한다.데이터 표현(구문, SYNTAX)에 차이가 있는 응용 프로세스들에게 그 차이를 조정하여준다.

응용층 (제7계층) :

사용자가 OSI 환경을 억세스 할 수 있도록 하며 분산정보 서비스를 제공한다. OSI참조모델 최상위 층으로 통신과는 별도로 LOCAL한 자원만을 처리하는 부분과 통신만을처리하는 부분으로 나눌 수 있는데 이중 통신만을 표준화 한것이 응용 부분이다.응용층은 거의 전적으로 컴퓨터 마다 다른데 이 계층에서는 파일 서버, 호스트, 또는

유사한 장비에 대한 억세스 제어를 정의하고 통제한다.

응용, 표현, SESSION 계층에 있어서의 Module로는

- SMTP(SIMPLE MAIL TRANSFER PROTOCOL)

- DNS(DOMAIN NAME SYSTEM)- FTP(FILE TRANSFER PROTOCOL)- TELNET- NETBIOS

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1) DATA LINK 및 물리계층 Protocol

2) OSI와 LAN 관련계층

(1) HILI (High-Layer Interface)- 경로 선정 역할 수행- 가상 회로 및 데이터그램 서비스 기능 수행

(2) Layer 2- LLC (Logical Link Control)

: 스윗칭 노드가 중간에 없는 두 스테이션간에 데이터 프레임 전송- MAC(MEDIA Access Control)

: 논리 링크와 매개체 장비 사이의 인터페이스 역할 수행

(3) Layer 1- MAU(MEDIA Access UNIT)

: Signaling, 인코딩기능과 매개체를 제어하는 기능 수행- 케이블(매체) : 실제 전송

약어 명 칭 기 능

SPP Sequence Packet Protocol Connection형 전송

IPC Interprocess Communication 신뢰성/비신뢰성 Datagram

ARP Address Resolution Protocol PC에 Internet 주소 할당

RUP Routing Update Protocol Internet routing table 유지

ICP Internet Control Protocol 이상상태 통보

HILI

LLC

MAC

MAU

케이블(매체)

상위계층 (HILI)

데이터 링크 계층(Layer 2)

물리계층(Layer1)

3. 3. LANLAN의의 기준기준 모델모델

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3) OSI 7 계층과 LAN의 2 계층

OSI 7 계층 LAN 계층

(1) SOCKET

TCP/IP 및 XNS Protocol 중 Network으로 송신하기 위해서 이름이 붙여진 대기상태를 말하며 이에 따라서 전송자료가 송수신 된다.

SOCKET Protocol은 2 BYTES로 구성되어 있으며 SOCKET INTERFACE를 위한C언어의 도구로 활용되어 Data의 출입구로 전송할 Data의 송수신을 한다.

(2) UDP(User Datagram Protocol)

VIRTUAL CIRCUIT를 사용하지 않고 Datagram을 필요한 개수만큼 송신하는Protocol로서 상대방으로부터 응답을 기다리지 않아 신뢰성은 그만큼 적다.

APPLICATION 계층

PRESENTATION 계층

SESSION 계층

TRANSPORT 계층

NETWORK 계층

DATA LINK 계층

PHYSICAL 계층

NETWORK 계층

DATA LINK 계층

PHYSICAL 계층