계층적 모듈 구조
모듈화
하드웨어
- CPU, 메모리, 하드디스크, LAN 카드 등과 같은 작은 부품들이 모여 하나의 시스템을 구성
- 복잡한 시스템을 기능별로 모듈화하면 시스템 구조가 단순해져서 전체 시스템을 이해하기 쉬움
-각 단위 모듈이 독립적인 기능을 수행하기 때문에 고장이나 업그레이드 등의 상황에 손쉽게 대처 가능
소프트웨어
- 일반 프로그래밍 언어에서는 함수 개념을 사용해 전체 프로그램을 모듈화할 수 있음
- 함수별로 특정 기능을 독립적으로 수행하도록 함으로써, 각 함수가 개별적으로 설계되고 구현
- 함수 사이의 인터페이스는 함수의 매개변수에 의해서만 이루어지므로 전체 시스템을 이해하기가 쉬움
- 다음과 같이 시스템 모듈화를 하면 손쉽게 개선이 가능하다.
모듈화된 계층 구조 프로토콜 장점
-복잡하고 큰 시스템을 기능별로 작게 분류해서 간단하고 작은 시스템으로 재구성할 수 있음
-상하 계층에 인접한 모듈 사이의 인터페이스를 포함하여 분할된 모듈이 연동할 수 있는 표준 인터페이스를 제공, 모듈
독립성은 전체 시스템의 구조를 단순하게 만들어줌
-전송 매체 양단에 있는 호스트가 수행하는 프로토콜들은 좌우 대칭 구조로 통신 양단에 위치하는 동일 계층 사이의 프로토콜을 단순화할 수 있음
-각 계층의 기능 오류를 수정하거나 향상시켜야 하는 경우에 전체 시스템을 재작성하지 않고 해당 계층의 모듈만 교체, 상하 혹은 좌우 계층 간의 인터페이스를 유지하면 특정 계층의 내부 변경이 다른 모듈의 동작에 영향을 미치지 않음
- 이때 하위에서 상위계층으로 서비스를 제공, 반대는 서비스 요청이다!!
프로토콜 설계 시 고려 사항
3😊프로토콜을 설계할 때 대표적으로 고려할 요소
네트워크 호스트의 주소 표현 방법
- 여러 호스트가 연결된 환경에서 특정 호스트끼리 통신하려면 상대방을 구분할 수 있는 방법이 필요
- 시스템을 구분하여 지칭하기 위해서 이름을 부여하는 것을 주소 체계라고 함
- 보통 호스트마다 주소를 하나씩 부여하지만, 다수의 호스트를 묶어 하나의 그룹 주소로 표기하기도 함
데이터 전송 과정의 오류 제어
- 전송 오류에는 데이터가 깨져서 도착하는 데이터 변형 오류와 데이터가 도착하지 못하는 데이터 분실 오류가 있음
- 네트워크의 오류 제어 기능은 오류의 발생 사실을 인지하는 것이 먼저이고, 이후에 송신 호스트가 재전송 기능을 이용한 오류 복구 절차가 이어짐
흐름 제어
- 수신 호스트의 버퍼 처리 속도보다 송신 호스트가 데이터를 전송하는 속도가 빠르면 논리적인 데이터 분실 오류가 발생함
- 이때 수신 호스트가 버퍼에 저장된 데이터를 미처 처리하지 못한 상태에서 새로운 데이터가 수신되어 일시적으로 저장할 공간이 없기 때문에 송신 호스트의 전송 속도를 조절하는 흐름 제어기능이 필요하다.
- 송신호스트가 데이터를 전송하려면 반드시 수신 호스트로부터 명시적인 전송 허가를 받아야 함
데이터 전달 방식
전이중 방식: 양쪽에서 데이터를 동시에 전송하는 것(a)
반이중 방식: 데이터가 양방향으로 전송되지만, 특정 시점에는 한 방향으로만 전송할 수 있는 것 즉 동시가 불가능!(b)
단방향 방식: 데이터를 오른쪽이나 왼쪽의 한 방향으로만 전송하는 것(c)
4😊서비스 프리미티브
- 프로토콜은 계층 구조로 이루어져 있고 하위 계층이 상위 계층에 서비스를 제공하는 방식으로 동작
- 계층 구조 프로토콜에서 하위 계층이 상위 계층에 제공하는 서비스 종류에는 연결형과 비연결형이 있다.
-- 연결형은 신뢰성이 있고 상대가 받았는지 확인한다.
-- 비연결형은 신뢰성이 없고 상대가 받았는지 신경 안쓰고 주로 대용량 처리할때 쓰인다.
- 통신 프로토콜에서 프리미티브를 올바르게 수행하려면 4가지 기능을 기억해야한다.
요약하면 다음과 같다.
Request: 클라이언트가 서버에 프리미티브의 기능을 수행하도록 요청하는 것
Indication: 물리 계층을 통하여 Request 요청을 수신한 서버는 이 요청을 물리 계층 위에 있는 하위 프로토콜에 전달함
Response: 클라이언트로부터 프리미티브를 받은 서버에서는 Response를 이용해 클라이언트에 응답
Confirm: 서버에서 보낸 응답은 Confirm 형태로 클라이언트에 회신됨
OSI 7계층 모델
- 동일 계층에 위치한 통신 양단은 같은 프로토콜을 사용하여 통신하기 때문에 동료 프로세스라 함
- 한 호스트에서 상하로 이웃하는 계층에 위치한 모듈 사이에는 인터페이스가 정의되어 둘 사이의 접근 방법을 제한함
- 상위 계층에서는 하위 계층의 인터페이스를 통해 하위 계층의 서비스를 이용할 수 있음
중개 기능
- 중개 시스템에서는 경로 배정 기능을 수행하는 네트워크 계층의 프로토콜이 동작하는데, 이와 같은 경로 배정 기능을 라우팅이라 함
- 라우터는자신에게 도착한 데이터의 헤더 정보를 해석해서 적절한 경로를선택해야하며, 다음 라우터로 보내기 전에 헤더 정보를 수정하는 작업도 진행, 뒤에서 자세히 설명할 예정
5😊계층별 기능
물리 계층
- OSI 7계층 모델의 맨 밑에 위치하는 물리 계층은 전송 매체의 물리적 인터페이스에 관한 사항을 기술
- 전송 매체에서는 개별 정보의 비트 교환 문제를 다룸
전송 단위: 비트
장비: 케이블 종류, 허브, 리피터
데이터 링크 계층
- 물리 계층을 통해 전송되는 데이터의 물리적 전송 오류기능 해결 및 흐름제어 기능도 수행
- 데이터 링크 계층을 이용해 전송되는 데이터를 프레임이라 부름
전송단위: 프레임
장비: 브리지
프로토콜: 이더넷 (MAC 주소)
네트워크 계층
- 데이터가 원하는 목적지까지 성공적으로 전달되도록 하는 역할을 담당
- 전달 경로 선택은 미리 정해지는 정적인 방식과 네트워크의 현재 부하 상태에 따라 결정되는 동적인 방식으로 구분
- 중개 기능을 담당함(라우팅)
- 네트워크의 트래픽이 과도하게 증가하는 문제를 조절하는 혼잡 제어 기능도 네트워크 계층에서 담당
- 송신 호스트가 전송한 데이터가 어떤 경로를 통해 수신 호스트에 전달되는지를 결정하는 라우팅 문제를 처리
전송단위: 패킷
장비: 라우터
프로토콜: IP
전송 계층
- 통신 양단에 있는 전송 연결의 주체(프로세스) 사이에 종단 연결을 제공
- 호스트에서 실행되는 프로세스와 프로세스 사이에 연결을 설정하여 데이터를 주고받을 수 있게 해주는 것이 전송 계층
- 순서제어, 오류제어, 신뢰성 있는 데이터 전송, 연결 지향적 즉 프로세스 간에 신뢰적인 연결 지향성 서비스를 제공함
- 단대단 통신 기능을 제공
전송단위: 세그먼트
프로토콜: TCP/UDP
장비: 게이트
세션 계층
- 전송 계층과 거의 유사
- 일시적인 전송 장애를 해결하기 위해 동기 기능 등을 제공
표현 계층
- 데이터의 의미와 표현 방법을 처리
응용 계층
- 응용 환경에서 필요한 기능을 다룸
인터넷 모델
- 인터넷은 데이터의 중개 기능을 담당하는 네트워크 계층으로 IP 프로토콜을 사용하는 네트워크임
- 인터넷에 연결하고자 하는 호스트는 반드시 IP 프로토콜을 지원해야 하며, 전송 계층은 TCP나 UDP를 사용, 현재 인터넷에서 주로 사용하는 IP 프로토콜은 버전4
6😊프로토콜 계층 구조
ARP/RARP(Reverse Address Resolution Protocal)
- 인터넷 모델에서 사용하는 주소
- 사용자로부터 입력된 수신 호스트의 IP 주소를 이용해 MAC 주소를 구하는 기능이 필요한데, ARP가 이 기능을 담당
- MAC 주소를 IP 주소로 변환하는 RARP가 담당
ICMP
- 데이터 전송 프로토콜인 IP가 동작하는 과정에서는 전송 오류가 발생할 수 있음
- 오류가 발생하면 반드시 송신자에게 회신해 복구 작업을 하게 해야 하는데, 이 작업은 ICMP가 담당
