[정보처리기사]4.프로그래밍 언어 활용/SW 운영체제의 활용/OSI7계층, TCP/IP4계층

OSI7계층, TCP/IP4계층 

1.  OSI(Open System Interconnection) 참조 모델  20년 1, 2, 3회 기출문제 21년 3회 실기 기출

 ISO 에서 제안한 통신규약(프로토콜)

#아(A)파(P)서(S) 티(T)내(Ne)다(Da) 피(Phy)남

	TCP/IP 5	OSI 7	역할	프로토콜	장비
상	응용   응용 프로그램 간의 데이터 송, 수신 제공	응용 7 Application	사용자와 네트워크 간 응용서비스 연결, 데이터 생성	HTTP, FTP, TELNET, SMTP/SNTP, DNS
		표현6 Presentation	데이터 형식 설정, 코드&형식변환, 암/복호화, 데이터 압축,구문검색	JPEG, MPEG
		세션 5 Session	연결 접속(유지), 동기제어,  동기점(대화) 오류 복구, 대화 제어	SSH, TLS
	전송  호스트들 간의 신뢰성 있는 통신 제공	전송 4 Transport	종단간(End to End) 신뢰성 있고 효율적인 데이터 전송 & 분할, 재조립, 흐름 제어(슬라이딩 윈도우), 오류 제어, 혼잡 제어, 다중화 (비연결형,연결형)	TCP/UDP, RTCP → 세그먼트(Segment) (TCP를 사용하는 서비스 / UDP 사용 서비스)	게이트웨이
하	인터넷 데이터 전송을 위한 주소 지정, 경로 설정(Routing) 제공	네트워크 3	단말기 간 데이터 전송을 위한 최적화된 경로(라우팅) 제공 패킷 목적지 까지 전달 과도한 패킷 유입 폭주 제어(트래픽 제어) 링크/연결 설정, 유지, 종료	IP, ICMP, IGMP, RIP, OSPF, X.25 → 패킷(Packet) # ARP, RARP	라우터
	네트워크 액세스 실제 데이터(프레임)를 송, 수신하는 역할	데이터 링크 2 LLC +MAC	인접 통신 시스템 간 물리적 연결을 이용해 신뢰성 있는 프레임 단위 데이터 전송 노드 전송 제어: 순서, 흐름, 동기화 오류 제어: 에러 검출, 오류 제어	HDLC, PPP, LLC, Mac, Ethernet(이더넷) → 프레임(Frame) e.g., IEEE 802, HDLC, X.25, ARQ	랜카드,브리지, 스위치
		물리 1 Physical	매체 간의 전기적, 기능적, 절차적 기능 정의	RS-232C , X21→ 비트(Bit)	리피터, 허브

 

1.1 네트워크 관련 장비 및 프로토콜 

(1) 네트워크 관련 장비

TCP/IP 계층	장비	설명
전송	게이트웨이(Gateway)	전 계층(1~7계층)의 프로토콜 구조가 다른 네트워크의 연결 수행(프로토콜, 주소, 형식변환)
네트워크	라우터(Router)	LAN과 LAN의 연결 기능에 데이터 전송의 최적 경로를 선택할 수 있는 기능이 추가된 것 → 네트워크 계층(Ne)
데이터 링크	스위치(Switch)	LAN과 LAN을 연결하여 더 큰 LAN을 만드는 장치, 하드웨어 기반으로 처리해서 전송 속도가 빠름 → 데이터 링크 계층(Da)
데이터 링크	브리지(Bridge)	LAN과 LAN을 연결/ LAN안에서의 컴퓨터 그룹을 연결하는 기능 수행, MAC 브리지라고도 함 → 데이터 링크 계층(Da)
물리	리피터(Repeater)	신호가 왜곡/약해질 경우 원래의 신호 형태로 재생하여 다시 전송하는 역할 수행 → 물리 계층(Phy)
물리	허브(Hub)	한 사무실이나 가까운 거리의 컴퓨터들을 연결하는 장치 → 물리 계층(Phy) 더미: 모든 데이터 단순 연결 스위칭: 흐름 제어, 최대 연결

 

2.  TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

2.1 프로토콜(Protocol) 

- 서로 다른 기기들 간의 데이터 교환을 원활하게 수행할 수 있도록 표준화시켜 놓은 통신 규약

기본 요소

(a)구문(Syntax) 전송하고자 하는 데이터의 형식, 부호화, 신호 레벨 등을 규정

(b)의미(Semantics) 두 기기 간의 효율적, 정확한 정보 전송을 위한 협조 사항, 오류 관리를 위한 제어 정보를 규정

(c)타이밍(Timing) 두 기기 간의 통신 속도, 메시지의 순서 제어 등을 규정

 

2.2 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)  3회 기출문제

- 인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜

2.2.1 TCP - OSI 7계층의 전송 계층(4계층)에 해당

- 신뢰성 있는 연결형 서비스 제공 

- 패킷의 다중화, 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어 기능 제공

- 스트림(Stream) 전송 기능 제공

2.2.2 IP- OSI 7계층의 네트워크 계층(3계층)에 해당

- 데이터 그램을 기반으로 하는 비연결형 서비스 제공 

- 패킷의 분해/조립, 주소 지정, 경로 선택 기능(Routing) 제공

 

(1) 응용 계층의 주요 프로토콜 (서버-클라이언트)

• HTTP(Hypertext Transfer Protocol) 멀티미디어 HTML 문서를 송, 수신하기 위한 표준 프로토콜
  RFC2068 하이퍼 텍스트 전송 프로토콜 표준
• FTP(File Transfer Protocol) 파일을 주고받을 수 있는 원격 파일 전송 프로토콜
• TELNET 멀리 떨어져 있는 컴퓨터에 접속하여 자신의 컴퓨터처럼 사용할 수 있도록 해주는 서비스 → 가상의 터미널 기능 수행
• SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) 전자 우편을 교환하는 서비스
• SNMP(Simple Network Management Protocol) TCP/IP의 네트워크 관리 프로토콜로, 라우터(Ne), 허브(Phy) 등 네트워크 정보를 네트워크 관리 시스템에 보내는 데 사용되는 표준 통신 규약
• DNS(Domain Name System) 도메인 네임을 IP 주소로 매핑하는 시스템,AA 네임 서버가 권한이 안정된 서버임을 구별(1bit)

(2)전송 계층의 주요 프로토콜  

패킷 교환 방식 21년 2회 실기
가상 회선 방식 목적지 호스트와 미리 연결 후 통신하는 연결형 교환 방식
데이터그램 방식 헤더에 붙여서 개별적으로 전달, 비연결형 교환 방식

(a) TCP(Transmission Control Protocol)

- 신뢰성 있는 연결형 서비스 제공 

- 순서, 오류, 흐름 제어 기능 제공 → 투명성

- 스트림(Stream) 전송 기능 제공 

- 양방향 연결(Full Duplex Connection)형 서비스 제공

- 가상 회선 연결 형태의 서비스 제공

- 전이중 서비스 제공

- PCH 플래그: 즉시 송신을 요청하는 비트

 TCP 헤더:  긴급 포인터, 순서 번호, 체크섬 (  호스트 주소 아님)

(b) UDP (User Datagram Protocol)

- 신뢰성보다는 속도가 중요시되는 네트워크에서 사용

- 실시간 전송에 유리함제어 없음)

- 데이터 전송 전에 연결을 설정하지 않는 비연결형 서비스 제공 

- TCP에 비해 단순한 헤더 구조를 가지므로, 오버헤드 적음 

* UDP 헤더: Source Port, Destination Port, Length, Checksum, Data

(c) RTCP(Real-Time Control Protocol)

- 패킷의 전송 품질을 제어하기 위한 제어 UDP 기반 프로토콜

- 세션에 참여한 각 참여자들에게 주기적으로 제어 정보 전송

- 데이터 패킷과 제어 패킷의 다중화(Multiplexing) 제공→ 하위 프로토콜

- 최소한의 제어와 인증 기능만을 제공하고 항상 32비트의 경계로 끝남

- 데이터 전송 모니터링

(d) RTP(Real-Time Transport Protocol) 

- 응용프로세스 간의 실시간 특성을 가지는 데이터 종단 간 전송을 제공해주는 UDP 기반 프로토콜

 

(3) 인터넷 계층의 주요 프로토콜  20년 1, 2회 기출

(a) IP(Internet Protocol)

- 전송할 데이터에 주소를 지정하고, routing 경로 설정 기능을 함

- 비연결형, 비신뢰성인 데이터그램 전송 방식을 사용

- 단편화

- 헤더 길이 :20~60 Byte (가변적)

- 전송 순서, 도착순서 상이할 수 있음

- 패킷 간접 전달 방식: 송신지, 목적지가 같은 네트워크 상에 있지 않은 경우 패킷은 목적지와 같은 물리적 네트워크에 연결된 라우터에 도달할 때까지 전달

• IP 헤더 체크 섬으로 오류 검출

(b) ICMP (Internet Control Message Protocol) - IP 보완. 무연결 전송용 프로토콜

- IP와 조합하여 통신중에 발생하는 오류의 처리와 전송 경로 변경 등을 위한 제어 메시지를 관리하는 역할

- 헤더는 8Byte로 구성됨

(c) IGMP(Internet Group Management Protocol)

멀티캐스트를 지원하는 호스트나 라우터 사이에서 멀티캐스트 그룹 유지를 위해 사용됨

(d)ARP(Address Resolution Protocol):  IP 주소 → MAC 주소 (물리 주소)

- 호스트의 IP 주소를 호스트와 연결된 네트워크 접속 장치의 물리적 주소(MAC Address)로 바꿈

- 네트워크 상의 각 호스트가 IP 주소, 링크 레벨의 주소 사이의 대응을 테이블로 구성할 수 있도록 하기 위해 사용

- 주소 유효기간 TTL(Time to Live) =0   -> 해당 주소 패기

(e) RARP (Reverse Address Resolution Protocol): MAC 주소 → IP 주소 (논리적 주소) 

- 라우팅 프로토콜(Network, 3계층- 경로제어 프로토콜

(f) RIP(Routing Information Protocol)/거리 벡터 프로토콜

-IGP(Interior Gateway Protocol)로 Bellman-Ford 알고리즘, 최적의 경로를 설정하는 소규모 프로토콜

- 최대 홉(Hop) 수를 15로 제한

(g)OSPF(Open Shortest Path First)

- IGP(Interior Gateway Protocol)로 RIP 단점 개선, daijkstra 알고리즘 및 Link Static 기반으로 최단경로를 찾는 대규모 프로토콜

(h)BGP(Border Gateway Protocol)

- 자치 시스템 간의 라우팅 프로토콜로, EGP(Exterior Gateway Protocol)의 단점을 보완하기 위해 만들어짐

- 초기 BGP 라우터들이 연결될 때는 전체 경로를 나타내는 라우팅 테이블을 교환, 이후에는 변화된 정보만 교환

 

(4) 네트워크 액세스 계층의 주요 프로토콜 

• Ethernet(IEEE 802.3) CSMA/CD 방식의 LAN
• IEEE 802 LAN을 위한 표준 프로토콜
  • IEEE 802.3CSMA/CD 방식 매체접근 제어 계층 규
  • IEEE802.4 토큰버스
  • IEEE802.5 토큰링
  • IEEE 802.11 워킹 그룹의 무선 LAN 표준화 현황 중 QoS(Quality of Service) 강화를 위해 MAC 지원 기능을 채택한 것    개정 전 기출, 20년 1, 2회 기출
    • 임시 키 무결성 프로토콜(Temporal Key Integrity Protocol, TKIP) IEEE 802.11의 무선 네트워킹 표준으로 사용되는 보안 프로토콜  22년 1회 실기 기출
• HDLC(High-lvel Data link Control) 비트 위주의 데이터 링크 제어 프로토콜
  LAP-B : HDLC 기반- X.25 링크계층에 사용
• DTE와 DCE 간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜
  • X.25 패킷 교환망통함(연결형)
    최소 3 옥탯의 헤더 
    가상회선 PVC(영구), SVC(교환)
    패킷 계층: 오류, 흐름 제어, 다중화 , 가상 회선 설정/해제
    OSI 3.4 계층 일부 기능 포함
    
  • RS-232C 공중 전화 교환망(PSTN) 통함
    ​

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