[Programming] 네트워크

1. OSI 7계층

- 응용프로그램 계층 (Application Layer) 

사용자가 네트워크에 접근할 수 있도록 해주는 계층. 사용자 인터페이스, 전자우편, 데이터베이스 관리 등 서비스를 제공한다.

- 표현 계층 (Presentation Layer)

운영체제의 한 부분으로 입력 또는 출력되는 데이터를 하나의 표현 형태로 변환한다. 필요한 번역을 수행하여 두 장치가 일관되게 전송 데이터를 서로 이해할 수 있도록 한다.

- 세션 계층 (Session Layer)

통신 세션을 구성하는 계층으로, 포트 연결이라고도 할 수 있다. 통신장치 간의 상호작용을 설정하고 유지하며 동기화한다.

- 전송 계층 (Transport Layer)

전체 메시지를 발신지 대 목적지(종단 대 종단)간 제어와 에러를 관리한다. 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 실패한 패킷은 다시 보내는 등 신뢰성 있는 통신을 보장하며, 머리말에는 세그먼트가 포함된다.

- 네트워크 계층 (Network Layer)

다중 네트워크 링크에서 패킷을 발신지로부터 목적지로 전달할 책임을 갖는다. 2계층은 노드 대 노드 전달을 감독하는 것이고 3계층은 각 패킷이 시작 시점에서 최종 목적지까지 성공적이고 효과적으로 전달되도록 한다.

- 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

오류없이 한 장치에서 다른 장치로 프레임을 전달하는 역할. 스위치 같은 장비의 경우 MAC 주소를 이용하여 정확한 장치로 정보 전달. 3계층에서 정보를 받아 주소와 제어정보를 시작(헤더)와 끝(테일)에 추가

- 물리 계층 (Physical Layer)

물리적 매체를 통해 비트흐름을 전송하기 위해 요구되는 기능들을 조정. 케이블, 연결 장치 등과 같은 기본적인 물리적 연결기의 전기적 명세를 정하고 네트워크의 두 노드를 물리적으로 연결시켜주는 신호방식을 다룸

* 물리 계층 (Physical Layer)

- 기능 : 전기적, 기계적 특성을 이용하여 통신 케이블로 전기적 신호를 전송한다.

- 비트, 1/0의 인코딩 전압 및 케이블 사양 핀의 수 등을 정의한 계층이다.

- 단지 데이터 전달의 역할을 한다.

- 1계층의 장비로는 케이블, 리피터, 허브가 있다.

* 데이터 링크 계층 (Dtat-Link Layer)

- 기능 : 물리적인 연결을 통하여 인접한 두 장치간의 신뢰성 있는 정보 전송을 담당한다.

- 프레임은 2계층에서의 전송단위이며, 주소와 제어정보를 가지고 있다.

- 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안정된 정보를 전달한다.

- 2계층 장비로는 비리지와 스위치가 있다.

* 네트워크 계층 (Network Layer)

- 기능 : 중계 노드를 통하여 전송하는 경우 어떻게 중계할 것인가를 규정한다.

- 패킷은 3계층 전송단위이며, 패킷을 목적지까지 경로 설정을 한다.

- 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하도록 한다. 이것을 라우팅이라 한다.

- 3계층 장비는 라우터와 L3 스위치가 있다.

* 전송 계층 (Transport Layer)

- 기능 : 종단 간(End-to-End)에 신뢰성 있고 정확한 데이터 전송을 담당한다.

- 4계층에서 전송되는 단위는 세그먼트이며, 종단 간의 에러복구와 흐름제어를 담당한다.

- 4계층 장비로 L4 스위치를 두는 경우가 있는데, 3계층에서 온 트래픽을 분석하여 서비스 종류를 구분해주는 역할을 한다.

* 세션 계층 (Session Layer)

- 기능 : 통신장치 간 상호작용 및 동기화를 제공한다.

- 연결 세션에서 데이터 교환과 에러 발생 시의 복구를 관리한다. 즉, 논리적 연결을 담당한다.

- 포트를 생각할 수 있으나, 4계층과 5계층의 경계 사이의 모호한 위치이다.

* 표현 계층 (Presentation Layer)

- 기능 : 데이터 표현에 차이가 있는 응용처리에서의 제어 구조를 제공한다.

- 데이터 표현의 차이란 ASCII, JPEG, MPEG 등의 번역을 말한다.

- 전송하는 데이터의 인코딩, 암호화, 코드 변환 등을 수행한다.

* 응용 계층 (Application Layer)

- 기능 : 응용 프로세스 간의 정보 교환

- 사용자와 가장 밀접한 계층이며, 인터페이스 역할을 한다.

* 데이터 패킷 구성

Application 계층에서 데이터를 생성해 Transport 계층으로 보낸다. 이때 데이터를 자르고(Segmentation) 각 데이터 앞에 TCP 헤더를 붙여 네트워크 계층에 보낸다. 네트워크 계층에서는 각 패킷에 앞에 출발지 주소와 목적지 주소에 대한 정보 등을 앞에 붙인다(IP 헤더). 그리고 데이터 링크 계층으로 보내며 이 계층에서는 MAC 주소를 앞에, CRC 코드를 뒤에 붙여 물리계층으로 보낸다.

MAC 주소는 다음에 보낼 곳(라우터) 의 주소를 갖는다. CRC 코드는 데이터에 문제가 있는지를 판단하는 코드이다.