대엉코딩

0. OSI 7계층 ? 왜 ?

- OSI 계층은 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 나눈 것을 말한다.

- 7계층으로 불리기도 하고, 5,6 계층을 제외하고 통상 OSI 5 계층이라고 불리기도 한다.

- 계층을 나눔으로써, 통신상의 오류가 발생했을 때 문제의 범위, 규모, 증상 등을 보고 

  비교적 빠르고, 쉽게 문제점을 찾아낼 수 있다. (독립적인 역할)

- 물론 이해를 편하게 해주기도 한다.

- 즉 OSI 모델은 프로토콜을 기능별로 나눈 것이다. 

- 각 계층은 하위 계층의 기능만을 이용하고, 상위 계층에게 기능을 제공한다.

- 일반적으로 하위 계층들은 하드웨어로, 상위 계층들은 소프트웨어로 구성된다.

1. 물리 계층 ( Physical Layer )

- 전기적, 기계적인 특성을 이용해서 데이터를 통신 케이블을 통해 전송한다.

- 비트 단위 통신을 하며, 즉 0과 1의 상태이다.

- 전기적인 신호를 주고 받는 계층

- 대표 장비: 통신케이블, 허브, 리피터 ...

2. 데이터 링크 계층 ( DataLink Layer )

- 제가 네트워크시간에 배웠을 때는 Link Layer로 불렀는데 책마다 약간씩 차이는 있는 것 같습니다.

- 첫번째 계층 ( 물리 계층 )에서 송수신 되는 정보를 관리하여 정보 전달 수행을 도와준다.

- 통신상의 오류를 찾아주기도 하고, 재전송을 해주기도 한다.

- MAC 주소를 이용해서 통신을 한다. ( 전송단위는 Frame 이다 )

- 대표 장비 : 스위치, 브리지

- 스위치, 브리지 를 통해 MAC address 를 이용하여 물리계층에서 받은 정보를 전달하는 계층이다.

- Point to Point 로 전송을 신뢰성있게 해주기 위한 계층이다. 

- Mac address는 물리적으로 할당 받은 값이다. (ex ethernet) 

- 핵심 역할은 Frame 에 주소부여 (MAC) , 에러검출, 흐름제어, 재전송 

3. 네트워크 계층 ( Network Layer )

- "라우팅" 의 핵심 계층이다.

- 데이터를 원하는 목적지 까지 안전하고 빠르게 전달한다.

- 물리적인 주소가 아닌 논리적인 주소 (IP) 를 이용한다. (계층적인 구조이다)

- ( 전송단위는 Packet 이다. )

- 네트워크 관리자가 직접 주소를 할당하는 구조이다.

- 다양한 라우팅 기술과 프로토콜 종류가 있다.

- 대표 장비: 라우터

- 핵심 역할은 주소할당(IP), 경로 설정 (라우팅)

4. 전송 계층 ( Transport Layer )

- 통신을 활성화하기 위한 계층

- TCP, UDP 등의 프로토콜이 있다.

- TCP 프로토콜( Connection oriented )을 많이 이용하며, TCP와 UDP(빠르고 오버헤드가 적음) 를 섞어서 사용하기도 한다.

- End to End  종단 간 통신을 다루는 것에 있어서 최하위 계층이다.

- 종단 간 신뢰성 있고, 효율적인 데이터 전송을 하며, 오류 검출 및 복구, 흐름제어, 중복검사 등을 수행한다.

- Process 별로 data integrity(데이터 무결성), timing, throughput(처리속도), security 등에 대해서

  다양한 요구사항을 가지는데 이러한 요구를 잘 맞추어 주는 것이 중요하다.

- ( 전송단위는 Segment 이다. )

- 핵심 역할은 패킷 생성, 전송, 오류검출, 재전송

5. 세션 계층 ( Session Layer )

- 데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결

- 저는 네트워크 시간에 주로 5계층을 기준으로 설명을 하셔서, 5,6 계층에 대해서는 아는바 가 별로 없습니다...ㅠ

6. 표현 계층 (Presentation Layer )

- 데이터 표현이 서로 다른 응용 프로세스의 독립성을 제공하고, 암호화 해준다.

- 암호화, 번역, 포장

7. 응용 계층 ( Application Layer )

- HTTP, FTP, SMTP, POP3 , IMAP 등과 같이 친숙한 프로토콜들이 많이 있다.

- 모든 통신의 양 끝단에 위치해 있는 프로토콜들이 있는 계층

- 통신 패킷들은 이러한 프로토콜들에 의해서 처리된다.

- router라던가, core 쪽은 신경쓰지 않아도 된다.

- (Client - Server), (peer to peer(P2P)) structure가 있다.

- Process 는 Socket을 통해서 메시지를 주고 받는다. (소켓은 문이라 생각)

- IP address 만으로는 부족하다. (ex. 스마트폰 에서 단 하나의 프로세스만 실행하지 않는다.)

- 따라서 해당 프로세스가 가지고 있는 고유의 port number를 이용한다.

- IP address + Port number + protocol -----> 하나의 flow

** 참고 : https://ko.wikipedia.org/wiki/OSI_%EB%AA%A8%ED%98%95

** TCP: Transmission Control Protocol

 - reliable transport (between sending and recieving process)

 - flow control : sender won't overwhelm receiver (받는 쪽의 버퍼 사이즈 이상으로 

                                보내지 않는다)

 - connection - oriented (연결 지향형) - 클라이언트와 서버간의 통신전 setup이 요구된다

                                                                              ( 데이터를 보내기전에 connection 을 먼저 만든다 )

 - timing,  minimum throughput 은 보장하지 않는다.

**UDP : User Datagram Protocol

 - unreliable data transfer (between sending and recieving process)

 - TCP보다 빠르다.

 - 지원하지 않는 것이 많다 (reliability, flow control, timing, throughput, security )

**그렇다면 왜 UDP를 버리지 않고 사용하는 곳이 있을까?

 - 예를들면, 비디오나 오디오를 다운받을 때 데이터의 약간의 변형 정도는 허용이 될때 TCP보다 빠르게 전송할 수 있다.

 - streaming multimedia 나 Internet telephony  등에서 TCP와 UDP를 섞어서 사용한다.

** the network core ?

 - mesh of interconnected routers

 - "packet - switching" : hosts break application-layer messagers into packets

                                                 store-and-forward

                                                (entire packet must arrive at router before it can be transmitted on next link)

** end-end (source-destination) delay = 2L / R (propagation delay는 0이라고 가정한다면 ) 

     ex) L = 7.5Mbits , R = 1.5Mbps 라면 one-hop transmission delay = 5 sec

** queueing delay, loss

 - router에 들어오는 속도와 나가는 속도가 다르다면 (다수로 부터 나갈 수 있는 속도보다 빨리 들어온다면)

    queueing delay가 발생, 저장 가능한 양을 넘어간다면 loss가 발생 --- 설정은 어떻게 해놓느냐에 따라 다르다.

** Two key network - core functions

 - routing(최단거리를 계산 - > forwarding table을 업데이트 ) 과 forwarding

 - router 장비가 비싼이유? --> 하는 일은 routing과 forwading 이지만 초당 많은일 (10만, 100만,....) 등에 따라 매우 비쌈

** circuit switching vs packet switching

 -  circuit switching (회선을 독점하여 쓰고 싶을 떄 좋다. ) - nosharing (시간, 또는 회선 대역을 나누어 쓰는 TDM,FDM은 존재)

 -  parcket switching (많은 사람이 쓸 수 있지만 너무 많이 몰리면 속도를 보장받지 못할 수 있다.)

 -  안정적인 service를 원할 때는 circuit-switching이 좋을 수도 있다.

** 인터넷이란? 

 - "network of networks"

 - mobile network, global ISP, home network, regional ISP, institutional network 등등 을 과 연결된 모든 네트워크

 - client에게 서비스를 제공하는 인프라

** IETF: Internet Engineering Task Force (승인 해주는 기관) - Standard

** 프로토콜이란? (what's a protocol)

 - 컴퓨터와 컴퓨터사이, 또는 한 장치와 다른 장치 사이에서 데이터를 원활히 주고받기 위하여 약속한 여러 가지 규약

    ( 출처: 네이버 사전)

 -  ex )  TCP connection request(client) 를 보내면 TCP connection response(server) 그후 자료 요청 밑 파일 전송 등

** 네트워크의 구조들( network structure)

 -  network edge (host: client and server(서버는 때때로 데이터센터(data centers)에 있다)

 -  네트워크에 접근 하는 physical media (유선, 무선 등)

 -  network core (interconnected routers, network of networks)

** physical media들의 네트워크 접근

 - residential access nets (집)

 - institutional access network ( 학교, 회사 등)

 - mobile access networks (스마트폰,,,,)

 - 공유매체일수도 있고 전용매체 일 수도 있다. (shared or dedicated? )

** 네트워크 연결 방식

 -  1. DSL(digital subscriber line) : 옛날에 주로 쓰던 연결 방식이다.

                                            전화 라인을 사용 , 속도가 비대칭적이다.

                                            ( 주로 데이터를 업로드(<1Mbps) 하려기보다 받으려고(<10Mbps) 하는 경우가 많았                                               기 때문에)

 - 2.  cable network : 원룸 등에서 분리배선 시키는 방식 (shared network)

                            HFC(hybrid fiber coax) -- 광섬유와 동축케이블을 함계 사용하는 선로망.

                                                             이 네트워크는 전부 광섬유로 구선하는 네트워크보다 비용이

                                                             적게 들면서 광섬유의 안정성 및 전송 속도 이점을 최대한 이용.

                            DSL 방식은 중앙서버에 전용 노선을 가지는 것과 달리 이 방식은 ISProuter을 통한 shared access                              network 이다.

 - 3. home netwok : cable 또는  DSL을 통해 들어와서 ROUTER를 사용하여 무선 또는 유선 통신 (wireless or wired )

 - 4. Enterprise access networks( Ethernet) : 학교나 회사 등등

                                                         더 높은 계층의 장비가 필요 (2계층 스위치, 3계층 라우터 등을 통해 연결)

** phsical media

 - 1. coaxial cable (동축 케이블) 

 - 2. fiber optic cable (광케이블) - 빠른속도, 단 잘 휘지(?) 않는다.

 - 3. radio - 반사, 간섭, 장애물 등에 의해 통신오류가 발생할 수 있다.