통신 프로토콜과 OSI 참조 모델

 

통신 프로토콜의 이해와 기능

---

통신 프로토콜이란?

정보 통신 시스템에서 송 - 수진자 간에 무엇을, 어떻게, 언제 통신할 것인지를 서로 약속한 표준화된 통신 규약

통신 프로토콜의 기본 요소

• 통신 프로토콜은 효율적인 정보 전달을 위해 구문, 의미, 순서의 세 가지 요소를 포함한다.
  • 구문: 전송하고자 하는 데이터의 형식, 부호화, 신호 크기 등을 규정
  • 의미: 정확한 정보 전송을 위한 전송 제어와 오류 관리를 위한 제어 정보를 규정
  • 순서: 두 지점 간의 통신 속도 조절, 메시지의 순서 제어등을 규정

통신 프로토콜의 발전과 표준화

1. 1960년: BSC와 SDLC 프로토콜을 사용
2. 1976년 국제선신전화자문위원회(CCITT)에서 여러 프로토콜을 종합할 것을 발표, 국제 표준화 기구에서 OSI 참조 모델을 발표하였다.
3. 이후 TCP/IP를 많이 사용

프로토콜 전송 방식

1. 문자 전송 방식 프로토콜(동기)
2. 바이트 전송 방식 프로토콜(비동기)
3. 비트 전송 방식 프로토콜(비동기)

통신 프로토콜의 기능

통신 프로토콜은 송신 측에서 데이터를 수신 측에 전달하는 절차를 나타낸 것으로 다음과 같은 기능이 있다.

단편화와 결합

• 단편화: 큰 데이터를 블록으로 자르는 것
• 결합: 자른 블록을 재구성 하는 것

캡슐화

• 데이터를 정확하게 수신하기 위해서 단편화된 작은 블록에 플래그, 주소, 제어, 에러 검출 비트 등과 같은 각종 제어 정보를 덧 붙이는 것을 말한다.

제어

1. 연결 제어: 송수신 측의 매체 연결을 제어하기 위해 쓰인다. 데이터 그램 방식, 가상 회선 방식
   1. 데이터 그램 방식: 다른 경로
   2. 가상 회선 방식: 사전에 설정되어있는
2. 흐름 제어: 송신측에서 송신하는 데이터의 전송량 또는 전송 속도를 조절 여러 프로토콜에서 수행 )정지 대기 방식, 슬라이딩 윈도
   1. 정지대기방식: 느림. 하나하나 오류 발생을 점섬하여 응답 문자(ACK)나 부정 응답 문자(NAK)를 보낼 때까지 기다리는 방식 ex) 보내고 기다리고 보내고 기다리고
   2. 슬라이딩 윈도 방식: 한번에 다 보내고 임시 버퍼에서 체크 한 후 오류가 있는 것을 제외 후 밀어서 패킷을 전송하는 방식
3. 오류 제어: 데이터 전송 중 발생 가능한 오류나 착오등을 검출하고 정정하는 기능. 오류 수정 방식, 자동 반복 요청
   1. 오류 수정 방식: 오류나 변조가 일어나면 잠깐동안 수정한다. 정지함.
   2. 자동 반복 요청 방식: 오류 발생을 수신측에서 통보하며 송신측은 오류 발생 블럭을 재전송한다.
4. 순서 제어: 전송되는 데이터 블록에 전송 순서를 부여하는 기능.

동기화

• 두 통신 개체 간의 시작, 종료, 검사 등의 타이밍을 정확이 맞추는 기법

주소 지정

• 데이터가 목적지까지 정확하게 전송될 수 있도록 목적지에 이름, 주소, 경로를 부여하는 것이다.

다중화

• 통신로를 여러 개로 나누거나 여러개의 회선을 하나의 통신로로 변화시켜 다수의 사용자들이 동시에 사용하게 한다.
• 주파수 분할 다중화, 시분활 다중화
  • 주파수 분할 다중화: 서로 다른 주파수 대역으로 구분되는 채널로 분할하여 각각 전송파로 변환하여 전송하는 방식
  • 시분활 다중화: 일정한 시간 슬롯으로 분할하여 전송. 하나의 회선을 복수의 채널로 다중화 하는 방식

프로토콜의 계층화와 OSI 참조 모델

---

OSI 7계층은 국제표준화기구에서 개발한 통신 프로토콜 참조 모델로서 컴퓨터 네트워크 프로토콜과 통신을 계층별로 나누어 설명한 것 이다.

---

프로토콜의 계층화

• 복잡한 컴퓨터 통신 시스템에서는 단순한 모듈로 독립화하고 계층화하여 사용하고 있고 하위 계층이 서비스를 요청하고 상위 계층이 서비스를 제공하는 시스템

OSI 참조 모델의 구조

• OSI 7참조 모델은 서로 기종이 다른 컴퓨터 간에 통신하기 위해 호환성에 의한 개방형 프로토콜의 필요성 때문에 만들어짐
• 7계층으로 구성되어 있으며 역할에 따라 최상위 계층(응용), 중간 계층(표현, 세션, 전송), 하위 계층(네트워크, 데이터, 물리)

OSI 7계층 상호 간 데이터 전송

• 최상위 계층부터 하위 계층으로 순차적으로 전송.
• 물리, 응용 계층을 제외한 나머지 계층에서는 데이터의 시작과 끝에 헤더나 트레일러 형태로 정보를 추가한다.

1. 데이터 전송 원리

1. 응용 계층의 데이터는 하위 계층인 표현 계층에 전송
2. 표현 계층은 헤더를 추가 후 세션 계층에 전송
3. 위와 같이 데이터 링크 계층까지 전송
4. 최종적으로 응용 계층에 데이터가 전송되면 적절한 형태로 변환 후 수신자에게 전송

2. 캡슐화와 캡슐 해제

• 캡슐화: 송신 측에 있는 최하위 계층의 데이터는 원래의 데이터에 여러 개의 헤더가 씌워진 형태의 과정
• 캡슐 해제: 수신 측 최하위 계층에서의 데이터는 각 계층의 헤더에 해당되는 부분을 벗겨내며 반복하는 과정

3. OSI 7계층의 기능

응용 계층

• 사용자에 대한 서비스를 제공
• 전자 메일, 파일전송, 네트워크 관리
• 프로토콜: FTP(파일 시스템, Telnet, SMTP, DNS(네, DHCP(네
• 데이터 단위: 메세지

표현 계층

• 송신측과 수신 측 사이에서 표준화된 데이터 형식을 규정

세션 계층

• 양쪽 간에 최초 연결이 되도록 한다.
• 연결 상태를 유지 시켜주는 역할.
• 프로토콜: NetBIOS, SSH, Appletalk

전송 계층

• 세션 계층에서 보내온 메세지를 세그먼트로 나눈다. → 메세지를 단편화
• 세그먼트에 순서를 기록하여 네트워크 계층으로 보낸다. → 순서 정보
• 프로토콜: TCP, UDP
• 데이터 단위: 세그먼트

네트워크 계층

• 네트워크 노드 간에 트래픽을 제어하고 프레임 이라는 논리적 링크를 구성
• IP 주소를 헤더에 포함하여 전송한다. → 라우터 장비를 활용
• 프로토콜: TCP/IP의 IP에 해당하는 부분, IPX, ARP
• 데이터 단위: 패킷

데이터 링크 계층

• 오류 없이 안전한 데이터를 전송하기 위한 패킷으로 프레임을 구성
• 브리지, 스위치등의 장비를 활용
• 프로토콜: SLIP/PPP
• 데이터 단위: 프레임

물리 계층

• 패킷을 전기 신호 또는 광신호로 변환
• 하드웨어와 연결됨 → 기계적 , 전기적, 기능적, 절차적 특성을 이용하여 데이터 전달.
• 데이터 단위: 비트열의 데이터