[Network] OSI 7 Model, TCP/IP Model, IP

네트워크란 기기와 기기 간의 통신 방식, 즉 커뮤니케이션 방식이라고 이야기할 수 있다. 서로 다른 하드웨어와 운영체제를 가진 컴퓨터끼리도 통신하기 위해서는 공통의 규칙이 먼저 필요한데, 이런 규칙을 "프로토콜"이라고 한다. (보내는 쪽에서는 프로토콜로 포장하고, 받는 쪽에서는 받은 프로토콜을 해석할 수 있는 능력이 필요하다.) 프로토콜이란 곧 기술적 약속이다. 네트워크를 공부한다는 것은 프로토콜을 공부한다는 것이다.

 

프로토콜을 알아보기 전에, 네트워크는 OSI 모형을 통해 국제적으로 표준화되어 7의 계층으로 나뉜다는 것을 기억한다. 이렇게 프로토콜을 그룹으로 묶어 계층으로 표준화를 하게되면 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악할 수 있어, 문제가 발생하면 단계를 파악해서 해결하기가 용이해진다. 

 

 

순서 (송신->수신)	명칭	규정 사항	프로토콜
7	응용 계층 Application	사용하고 있는 응용 프로세스를 어떻게 인식할 것인가	DHCP, DNS, FTP, HTTP
6	표현 계층 Presentation	텍스트, 음성, 화상 등의 정보를 어떻게 부호화할 것인가?	jpg, mpeg, smb, afp
5	세션 계층 Session	통신 경로의 확립이나 단절, 정보 전송 방식을 어떻게 규정할 것인가?	NetBIOS, SSH, TLS
4	전송 계층 Transport	정보 전송 시 신뢰성을 어떻게 확보할 것인가?	TCP, UDP 등의 표준 (PDU : Segment)
3	네트워크 계층 Network	송신원에서 수신처로 어떤 경로로 정보를 전송할 것인가?	X.25 IP 등의 표준 (PDU : Packet)
2	데이터링크 계층 Datalink	인접한 기기 사이에서 정보를 어떻게 전송할 것인가?	HDLC, LAPB, LLC, MAC, LAPD, PPP 등의 표준 (PDU : Frame)
1	물리 계층 Physical	어떤 신호로 통신할 것인가?	RS-232C, X.21 등의 표준 (PDU : Bit)

 

 

# A P S T N D P 아 파 서 티 난 다 피

 

 

인터넷(=전세계의 컴퓨터가 네트워크로 연결된 통신망)과 관련된 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터를 주고 받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜!!!!! 제일 자주 쓰이는 프로토콜들을 모은 것이 TCP/IP이다. (OSI 전송 계층에 해당) TCP/IP는 응용  Application 계층, 전송 Transport 계층, 인터넷 Internet 계층, 네트워크 액세스 Network Access 계층 이렇게 4계층으로 나뉘어져 있다.

 

 

OSI 7 모델	TCP/IP	계층의 역할	주요 프로토콜
응용	응용	응용 프로그램 간의 데이터 송수신 제공	TELNET, FTP, SMTP, SNMP, DNS, HTTP
표현
세션
전송	전송	호스트들 간의 신뢰성 있는 통신 제공	TCP, UDP, RTCP
네트워크	인터넷	데이터 전송을 위한 주소 지정, 경로 설정 제공(IP)	IP,ICMP,IFMP,ARP,RARP
데이터 링크	네트워크 액세스	실제 데이터를 송/수신	Ethernet,IEEE802,HDLC, X.25,RS-232C,ARQ
물리

 

 

여기서는 TCP/UDP와 IP가 가장 중요. 데이터의 정확성 확인은 TCP/UDP가 패킷을 목적지까지 전송하는 일은 IP가 담당한다고 이해하면 된다. TCP/UDP의 차이점과 IP의 개념을 정확히 잡고 가야한다.

 

• 데이터의 정확성을 확인하는 프로토콜인 TCP/UDP의 차이점 

	TCP	UDP
공통점	데이터를 정확성을 확인하는 프로토콜
차이점	양방향 연결형 (data 전송 전에 연결 설정)	비연결형, 데이터그램 단위로 전송
	가상 회선을 만들어 신뢰성을 보장 * 흐름제어, 혼잡제어, 오류제어 *	따로 신뢰성을 보장하기 위한 절차가 존재하지 않음
	파일 전송에 사용	스트리밍, RTP에 사용 (실시간 전송이 유리)
비고	UDP에 비해 절차가 하나 더 있어서 속도가 상대적으로 느린편	추가적인 정의를 통해 신뢰성을 확보할 수 있음 (ex. HTTP/3가 QUIC라는 UDP 기반 프로토콜을 사용)

 

• 패킷의 경로를 설정하고 목적지까지 전송하는 IP

IP는 인터넷에 연결된 모든 컴퓨터 자원을 구분하기 위한 고유한 주소다.

 

1) 공인 IP : 인터넷 사용자의 로컬 네트워크를 식별하기 위해 ISP(인터넷 서비스 공급자)가 제공하는 IP주소이다. 공용 IP 주소라고도 불리며 외부에 공개되어 있는 IP주소이다. 전세계에서 유일한 IP주소를 갖는다. 공인 IP가 외부에 공개되어 있기에 인터넷에 연결된 다른 PC로부터의 접근이 가능하다. 방화벽 등의 보안 프로그램을 설치할 필요가 없다.

2) 사설 IP :  일반 가정이나 회사 내 등에 할당된 네트워크의 IP주소이며, 로컬 IP나 가상 IP라고도 한다. IPv4의 주소 부족으로 인해 서브넷팅된 IP이기 때문에 라우터에 의해 로컬 네트워크 상의 PC나 장치에 할당된다.

 

	공인 IP	사설 IP
할당 주체	ISP (인터넷 서비스 공급자)	라우터
할당 대상	개인 또는 회사의 서버(라우터)	개인 또는 회사의 기기
고유성	인터넷 상에서 유일한 주소	하나의 네트워크 안에서 유일한 주소
공개 여부	내, 외부 접근 가능	외부 접근 불가

 

보통 회사에서는 ISP에서 돈을 주고 사와서 회사 서버의 라우터와 전 세계 전화국끼리 연결된 인터넷!을 연결하여 네트워크를 운영하고, 개인은 공유기라는 일종의 홈 라우터를 이용하여 집에서 사설 IP로 네트워크를 운영한다. 여기서 라우터란 다른 통신망과 연결되는 접점이며, 기본적으로 라우터 내부에 네트워크 경로를 빠르게 찾아주는 역할을 한다. 라우터 내부에 있는 것처럼 원격으로 접속하는 기능은 VPN(Virtual Private Network)이라고 한다.

 

 ㄴ [라우터 안의 스위치란?]

 라우터 내부에서 라우터가 할당한 ip를 적절히 분배하는 역할을 한다.

 L2 스위치는 MAC 정보(MAC Table)를 보고 스위칭을 하는 것이고 (일반적인 스위치의 기능)

 L3 스위치는 IP 정보(Routing Table)를 보고 스위칭을 하는 것이고 (라우팅 기능이 추가됨)

 L4 스위치는 IP + Port(Session or Connection)를 보고 스위칭을 하는 것 (로드밸런싱을 위해 사용됨)

 

통신사 인터넷 액세스망 구조 (참고)

 

 

IP의 경우 우리나라에서는 한국인터넷진흥원에서 할당하고 관리한다. 주소 체계로는 IPv4(초기~현재까지)를 이용하다가 디바이스의 증가로 주소의 양이 부족하여 1995년 IPv6를 공표하였는데, 현재는 두 가지를 공존하여 사용하고 있다. IPv6는 이전 버전에 비하여 효율적인 패킷을 처리하고 보안이 강화된 특징이 있다.

 

IPv4는 숫자로 8비트씩 4부분, 총 32비트로 구성되며 각 자리는 0부터 255까지의 숫자를 사용한다. 패킷 크기가 64kbyte로 제한되었다. IPv4에는 서브넷 마스크라는 개념이 있는데 어떤 기관에서 배정받은 하나의 네트워크 주소를 다시 여러 개의 작은 네트워크로 나누어 사용하는 방식을 말한다.

 

사설 IP 주소(방화벽 O) 대역
Class A : 10.0.0. ~ 10.255.255.255
Class B : 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
Class C : 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

 

IPv6는 16비트씩 8부분으로 구성된다. (총 128비트) 전송 속도가 IPv4에 비해 빠르고 IPv4와 호환성이 뛰어나다. 보안과 인증 확장 헤더를 사용함으로써 인터넷 계층의 보안 기능을 강화하였고, 네트워크 기능 확장에 용이하다. 큰 크기의 패킷을 주고받을 수 있으며 멀티미디어의 실시간 처리가 가능하다. 자동으로 네트워크 환경 구성이 가능하다. Traffic Class, Flow Label을 이용하여 등급별, 서비스 별로 패킷을 구분할 수 있어 품질 보장이 용이하다. 유니캐스트 주소, 애니캐스트 주소, 멀티캐스트 주소 -> 이렇게 3가지 유형으로 할당하기 때문에 할당된 주소의 낭비 요인을 줄이고 간단하게 주소를 결정할 수 있다. 

 

1) 유니캐스트 주소 Unicast Address

1:1 통신을 위한 주소

 

2) 애니캐스트 주소 Anycast Address

하나의 호스트에서 그룹 내의 가장 가까운 곳에 있는 수신자에게 패킷을 전달할 수 있다. 

 

3) 멀티캐스트 주소 Multicast Address

1:N 통신을 위한 주소

 

• IPv4와 IPv6의 차이점

	IPv4	IPv6
주소 길이	32비트	128비트
표시 방법	8비트씩 4부분으로 10진수	16비트씩 8부분으로 16진수
주소 개수	약 43억개	약 43억 x 43억 x 43억 x 43억개
주소 할당	A,B,C 등 클래스 단위의 비순차적 할당	네트워크 규모 및 단말기 수에 따른 순차적 할당
품질 제어	지원 수단 x	등급별, 서비스별로 패킷을 구분할 수 있어 품질 보장이 용이

 

 

[출처] 정보처리기사 이론서, 한국정보통신기술협회의 정보통신용어 사전