[혼공네트, 혼자 공부하는 네트워크] 1주차

 

계층의 의미 

네트워크에서의 "계층"이란 개념은 인간의 몸 상반신과 하반신처럼 물리적으로 구분되는 것이 아니다. 그저 소프트웨어 개발 및 네트워크 설계에서 사용되는 추상화된 개념이다.  이 개념은 네트워크 통신의 다양한 측면을 분리하여 각 계층에서 특정 기능과 역할을 수행하도록 설계함으로써 네트워크 관리와 개발을 용이하게 한다. .

 

네트워크 계층화의 주요 목적은 다음과 같습니다:

1. 기능 분리 및 모듈화: 각 계층은 특정 기능과 역할을 수행하도록 설계되어 있어서, 네트워크의 특정 부분을 수정하거나 업그레이드할 때 다른 계층에 영향을 미치지 않도록 합니다. 예를 들어, 전송 계층에서 데이터의 분할과 재조립을 담당하고, 네트워크 계층에서는 경로 선택과 라우팅을 담당하여 각 계층이 독립적으로 개발 및 관리될 수 있습니다.
2. 표준화와 상호 운용성: 각 계층이 명확하게 정의되고 표준화되어 있기 때문에, 다양한 제조사의 장비와 시스템이 상호 운용할 수 있도록 합니다. 예를 들어, TCP/IP 모델의 네트워크 계층에서는 IP 프로토콜을 사용하여 데이터를 목적지로 전송하므로, 다양한 네트워크 장비가 IP 주소를 기반으로 데이터를 전달할 수 있습니다.
3. 문제 해결과 유지 보수 용이성: 각 계층은 명확한 역할을 수행하므로, 네트워크에서 발생할 수 있는 문제를 특정 계층으로 제한하여 해결할 수 있습니다. 이는 네트워크의 장애 진단과 유지 보수를 단순화하고, 문제의 원인을 빠르게 파악하여 해결할 수 있도록 합니다.

따라서 계층화는 네트워크 설계와 개발에서 중요한 개념으로, 계층별로 기능을 분리하여 통합적이고 효율적인 네트워크 시스템을 구축할 수 있도록 도와줍니다.

 

 OSI 7계층

계층 (Layer)	설명	예시	작동 위치 및 원리
1 물리 계층 (Physical Layer)	전기적 신호, 광신호, 전송 매체 등을 통해 실제 데이터 전송을 담당합니다.	이더넷 케이블, 광섬유 케이블, 무선 주파수, 네트워크 어댑터, 리피터, 허브, 모뎀	컴퓨터 밖 (랜선 및 네트워크 장비) 원리: 데이터가 비트 단위로 전송되는 물리적 매체와 전기/광 신호를 통해 네트워크 장비 간 전송 기술: 전송 매체 (이더넷 케이블, 광섬유 케이블), 네트워크 인터페이스 카드 (NIC), 리피터, 허브, 모뎀
2 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)	물리 계층으로부터 받은 데이터를 프레임 단위로 변환하고 오류 검출, 수정 및 흐름 제어를 담당합니다.	이더넷, Wi-Fi, MAC 주소, 스위치, 브리지, 프레임 검출 및 오류 처리 메커니즘	컴퓨터 내부 (네트워크 인터페이스 카드 - NIC)
			원리: NIC는 데이터를 프레임으로 변환하고, 프레임 헤더에 MAC 주소를 추가하여 물리적 네트워크에서 전송 가능한 형태로 준비,. 프레임 수신 시 오류를 검출하고 필요하면 수정하여 상위 계층으로 전달.
			기술: 이더넷 프로토콜, Wi-Fi 프로토콜, MAC 주소 할당 및 관리, 스위칭, 브리징
3 네트워크 계층 (Network Layer)	데이터 패킷을 목적지까지 최적의 경로로 전송합니다.	IP 주소, 라우팅 프로토콜 (OSPF, BGP), 라우터, IP 패킷, ICMP (ping), ARP	컴퓨터 내부 (운영체제의 네트워크 스택)
			원리: 네트워크 스택은 IP 주소를 사용하여 데이터 패킷을 목적지까지 전달하는 최적의 경로를 결정합니다. 라우터는 다른 네트워크와의 경계를 넘어 패킷을 전송하고, ICMP를 사용하여 네트워크 상태를 확인합니다.
			기술: IP 프로토콜, 라우팅 알고리즘 (OSPF, BGP), ICMP 프로토콜, ARP (주소 해결 프로토콜)
4 전송 계층 (Transport Layer)	데이터 전송의 신뢰성을 보장하고 세그먼트로 분할하여 전송합니다.	TCP, UDP, 포트 번호, 흐름 제어, 오류 복구, 연결 설정 (3-way handshake)	컴퓨터 내부 (운영체제의 네트워크 스택: TCP/IP 스택)
			원리: 네트워크 스택에서 포트 번호를 사용하여 애플리케이션 간의 통신을 관리하고, 연결 설정 (3-way handshake) 및 데이터 전송 확인 (ACK)을 통해 신뢰성을 보장
			기술: TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protocol)
5 세션 계층 (Session Layer)	네트워크 상에서의 세션을 설정, 유지 및 종료합니다.	NetBIOS, RPC, PPTP, 세션 관리 (로그인 세션), 대화 제어 (반이중, 전이중 통신)	컴퓨터 내부 (운영체제, 애플리케이션)
			원리: 통신 세션을 설정, 유지, 종료하며, 데이터 교환을 위한 대화 제어 수행
			기술: NetBIOS, RPC (Remote Procedure Call), PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol)
6 표현 계층 (Presentation Layer)	데이터의 형식 변환, 압축, 암호화 등을 담당합니다.	JPEG, MPEG, SSL/TLS, ASCII, EBCDIC, 데이터 압축 (ZIP), 암호화 (HTTPS)	컴퓨터 내부 (애플리케이션, 라이브러리)
			원리: 데이터를 애플리케이션이 이해할 수 있는 형식으로 변환하고, 암호화를 통해 보안을 강화하며, 압축을 통해 데이터 전송 효율성을 높임
			기술: SSL/TLS (보안 소켓 계층/전송 계층 보안), JPEG, MPEG, ASCII, EBCDIC, 데이터 압축 (ZIP)
7 응용 계층 (Application Layer)	사용자와 직접 상호작용하는 애플리케이션 서비스를 제공합니다.	HTTP, FTP, SMTP, DNS, POP3, IMAP, Telnet, SSH, 웹 브라우저, 이메일 클라이언트	컴퓨터 내부 (애플리케이션 소프트웨어)
			원리: 사용자 인터페이스를 통해 사용자가 요청한 작업을 수행하고, 네트워크 프로토콜을 사용하여 서버와 통신하여 데이터를 주고받음
			기술: HTTP (웹 브라우징), FTP (파일 전송), SMTP (이메일 전송), DNS (도메인 이름 서비스), POP3/IMAP (이메일 수신), Telnet/SSH (원격 접속)

 

 

OSI 모델 및 TCP/IP 모델 차이점 

 

OSI 모델 (7 계층)	TCP/IP 모델 (4 계층)	설명
물리 계층 (Physical Layer)	네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer)	하드웨어 및 물리적 전송 매체를 통한 데이터 전송, 신호 전송, 케이블, 전기적 신호, 네트워크 어댑터 등
데이터 링크 계층 (Data Link Layer)		데이터 프레임 전송, 오류 검출 및 수정, MAC 주소, 스위치 등
네트워크 계층 (Network Layer)	인터넷 계층 (Internet Layer)	데이터 패킷을 목적지까지 라우팅, IP 주소, 라우터, 경로 설정
전송 계층 (Transport Layer)	전송 계층 (Transport Layer)	신뢰성 있는 데이터 전송, 세그먼트화, 흐름 제어, 오류 복구, TCP, UDP 프로토콜
세션 계층 (Session Layer)	응용 계층 (Application Layer)	세션 설정, 유지 및 종료, 대화 제어
표현 계층 (Presentation Layer)		데이터 형식 변환, 압축, 암호화, 데이터 구문 변환
응용 계층 (Application Layer)		사용자와의 상호작용, 네트워크 애플리케이션, HTTP, FTP, SMTP 등

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