TCP/IP 개론 (Introduction of TCP/IP)
OSI 참조 모델의 7계층은 서로 독립적이기에 어느 한 계층이 변경되어도 다른 계층에 영향을 끼치지 않는다. OSI 참조 모델의 7계층을 4계층으로 단순화하면 TCP/IP 모델이 되는데, TCP/IP 모델은 현재 매우 널리 사용하는 모델이다.
TCP/IP 모델은 OSI 참조 모델의 물리 계층과 데이터 링크 계층을 합쳐 “네트워크 접속 계층”으로, 세션 계층과 표현 계층과 응용 계층을 합쳐 “응용 계층”이 된다. 그리고 네트워크 계층과 전송 계층은 각각 그대로 이어진다.
TCP/IP 모델은 하나의 네트워크나 다른 네트워크의 송신지에서 수신지까지 데이터를 주고 받으며 네트워크 접속 계층에서 하는 일은 LAN과 WAN을 연결하여 인터넷을 구성한다.
TCP/IP: 네트워크 접속 계층
TCP/IP 모델의 네트워크 접속 계층은 OSI 참조 모델의 물리 계층(1계층)과 데이터 링크 계층(2계층)에 해당한다.
물리 계층 (Physical Layer)
물리 계층은 두 시스템 간 데이터를 전송하기 위해 링크를 활성화하고 관리하는 물리적 특성들을 정의한다. 물리 계층은 허브, 라우터, LAN 카드, 케이블 등의 전송 매체를 통해 비트를 전송하고, 물리적 네트워크 장치의 사양은 물리 계층에 의해 결정된다.
물리 계층(1계층)은 상위 계층이 전송한 데이터를 물리적 매체를 통해 다른 시스템에 전기 신호로 전송한다. 물리 계층의 특성은 다음과 같다.
기계적 특성: 시스템과 주변장치를 연결하기 위해 정의한다.전기적 특성: 두 시스템 간 상호 접속 회로의 전기적 특성 등을 정의한다.기능적 특성: 상호 접속 회로의 기능을 정의한다.절차적 특성: 데이터 전송에 필요한 순서를 정의한다.
물리 계층의 데이터 단위
물리 계층에서 데이터 단위는 “비트열의 데이터(비트)”이며, 데이터 단위를 전송하는 과정은 다음과 같다.
- 송신 측 물리 계층이 데이터 링크 계층에서 0과 1로 구성된 비트열의 데이터를 받아 전기 신호로 변환한다.
- 변환한 데이터를 전송 매체를 통해 수신 측으로 전송한다.
- 수신 측의 물리 계층이 전기 신호를 0과 1로 구성된 비트열로 복원하고 데이터 링크 계층으로 전송한다.
이때 물리 계층에서 수행하는 기능들은 여러 가지가 있는데, 다음과 같다.
회선 구성 결정: 2개 이상 장치의 회선 구성을 결정한다. (ex: 점대점, 다중점)데이터 전송 모드 결정: 연결된 시스템 간의 데이터 전송 모드를 결정한다. (ex: 단방향, 양방향)접속 형태 결정: 네트워크 접속 형태를 결정한다. (ex: 성형, 버스형, 트리형)전송 매체 유형 결정: 데이터를 전송하는 물리적 장치를 결정한다.(ex: 허브, 케이블)
데이터 링크 계층 (Data Link Layer)
데이터 링크 계층은 물리적 링크를 이용하여 신뢰성 있는 데이터를 전송하는 계층이며, 네트워크를 통해 데이터를 전송할 때 전송로 역할을 한다. 데이터 링크 계층에서는 물리 계층에서 발생하는 오류를 검출하고 복구하며, 동기화 및 흐름 제어 기능, 데이터 양 조절 기능을 제공한다.
데이터 링크 계층은 물리 계층의 바로 위에 위치한다. 데이터 링크 계층에서는 3계층인 네트워크 계층으로부터 받은 데이터 단위에 의미 있는 비트를 시작 부분(헤더)과 끝 부분(트레일러)에 추가한다.
데이터 링크 계층의 데이터 단위
데이터 링크 계층에서는 비트를 “프레임”이라는 논리적 단위로 구성한다. 즉, 데이터 링크 계층에서 데이터 단위는 “프레임”이다. 데이터 링크 계층에서 수행되는 기능들은 다음과 같다.
주소 지정: 데이터 링크 계층에서 추가되는 헤더와 트레일러 부분에는 최근 데이터가 지나온 노드와 다음에 접근할 노드의 물리 주소가 포함된다.순서 제어: 데이터를 순차적으로 전송하기 위해 프레임 번호 부여 기능을 수행한다.흐름 제어: 한 번에 전송 가능한 데이터 양을 조절하고, 프레임을 전송할 때 수신 여부를 확인하는 기능을 수행한다.오류 처리: 오류 검출 및 정정 기능을 수행하고, 프레임의 재전송을 요구할 . 수있다.프레임: 데이터를 전송할 때 프레임 단위로 전송한다.동기화: 데이터의 헤더에는 수신 측에 프레임이 도착했다는 비트가 있고, 트레일러에는 프레임의 끝을 나타내는 비트와 오류를 제어하는 비트가 있다.데이터 링크 설정: 헤더와 트레일러에는 송수신측 주소 정보가 포함되는데, 수신 측의 데이터 링크 계층에서 헤더와 트레일러를 삭제하고 수신 측의 네트워크 계층으로 전송한다.
스위치 (Switch)
데이터 링크 계층에서는 네트워크 접속 장치 간 신호를 주고받는 규칙을 정한다. 이때, 일반적으로 사용되는 규칙은 이더넷이다. 이더넷은 여러 컴퓨터가 동시에 데이터를 전송해도 충돌이 발생하지 않도록 하는 구조로, CSMA/CD 방식을 사용한다. 그러나 최근에는 효율이 좋지 않아 CSMA/CD를 거의 사용하지 않으며 네트워크 충돌이 일어나지 않는 “스위치”를 사용한다.
스위치는 데이터를 동시에 송수신할 수 있는 전이중 통신 방식으로 충돌이 발생하지 않으며, 충돌이 발생할 때 영향이 미치는 범위(충돌 도메인)도 좁다.
