OSI 7계층, IP, 프로토콜

정보처리기사 필기 준비하며 정리한 내용입니다.

📌OSI 7계층 ⭐

1. 응용 계층
   • 데이터 최종 목적지
   • 응용~세션까지 데이터를 갖고 있으며, TCP/IP 4계층 구조에서 이 셋은 응용 계층
     • 프로토콜
       • ⭐ HTTP : 서버-클라 하이퍼텍스트 문서 송수신 프로토콜. 80포트
       • FTP, SMTP, POP3, IMAP, Telnet, DNS, RIP, DHCP, SNMP 등
2. 표현 계층
   • 암호화
   • 응용 프로세스 독립성 제공
   • MIME 인코딩
3. 세션 계층
   • 양 끝단의 응용 프로세스가 통신 관리하기 위한 방법
     • 서버와의 연결 설정
4. 트랜스포트 = 전송 계층
   • 양 종단 End to end 간의 사용자가 신뢰성 있는 데이터 주고받게
   • 시퀀스 넘버 기반 오류제어
   • 패킷 전송 유효 확인. 전송 실패하면 재전송
   • 오류 검출, 복구, 흐름제어, 중복검사 수행
   • TCP 헤더 + 데이터 : 세그먼트
   • 프로토콜(전송계층)
     • TCP
       • transmission control protocol
       • 클라-서버 연결
       • 전송 순서 보장
       • 연결 설정 3 way handshaking
       • 연결 해제 4 way handshaking
       • 느리다
       • 헤더에 응답번호가 있다
     • UDP
       • user datagram protocol
       • 비연결
       • 일방적으로 데이터 발신
       • 빠른 전송. 신뢰성 떨어짐
       • 패킷 유실 시 재전송 하지 않는다
         • 스카이프 등에서는 괜찮음
5. 네트워크 계층
   • 라우터, L3스위치
     • 라우터 : 패킷 위치 추출, 최적 경로 지정. 안전 전달!
   • 라우팅 : 빠르고 안전하게 전달
     • 전달만 한다!
     • 패킷에서 주소 확인
     • 경로를 찾아주는 역할
   • IP 주소부여, 경로설정 Route
   • IP 헤더 + TCP 헤더 + 데이터 : 패킷
   • 프로토콜(인터넷 계층)
     • IP : 패킷 상호 연결을 위한 비연결성 프로토콜
     • ICMP : 인터넷 제어 메시지 프로토콜. 네트워크 진단
     • IGMP : 그룹
     • ARP : IP 주소 → MAC 주소(물리) 변환
     • RARP : MAC 주소 → IP 주소
6. 데이터 링크 계층
   • 스위치 허브, 브릿지
     • 스위치 허브 : 스위치 기능
     • 브릿지 : 근거리 통신망 연결
   • point to point. 신뢰성 있는 전송
   • CRC 기반의 오류제어와 흐름 제어 필요
   • 오츄 검출 수정에 필요한 수단 제공
   • MAC 주소 = 물리 주소
   • MAC주소 ㅡIP 헤더 + TCP 헤더 + 데이터 : 프레임
   • 프로토콜(네트워크 액세스 계층=데이터링크&물리계층)
     • Ethernet : IEEE 표준
     • X.25 : 패킷 전달 프로토콜, 안정성, 보안성
     • RS-232C
7. 물리 계층
   • NIC 카드 (LAN 카드), 리피터, 더미 허브
     • NIC 카드 (LAN 카드) : MAC 어드레스가 들어간다, 물리적 주소, 고유
     • 리피터 : 증폭기
     • 더미 허브 : 한곳으로 모아주는 집중화 장비
   • 전송만 한다
   • 비트

TCP/IP 헤더

🔻IP

• 호스트 간 통신만을 담당
• 비신뢰성, 비 연결성 / 흐름제어와 오류 복구 기능 없다
  • 있는 건 TCP
• IP의 헤더
  • 길이 20~60Byte ⭐
  • 식별자
  • 플래그 : 단편화됐는지 나타냄
  • 단편 오프셋 : 순서
  • 수명 : 라우터를 몇번 거쳐서까지 살아남을 것인지
  • 체크섬 : 오류 검출 정보
  • 발신지 주소 : 패킷 보낸 노드 IP 주소⭐
  • 목적지 주소 : 도착해야하는 IP 주소⭐

🔻TCP

• 양 종단 간 / 연결형 / 전송 계층 프로토콜
• IP가 데이터의 배달을 처리한다면 / TCP는 패킷을 추적 및 관리
• TCP 헤더
  • 송-수신지 포트
  • 순서번호
  • 체크섬
  • TCP Flags ⭐
    • U urgent 긴급. 우선순위 높음
    • A ack 승인
    • P push 밀어넣기 비트
    • R reset 초기화 비트
    • S syn 동기화 비트
    • F fin 종료 비트

📌IP

IPv4

• 8비트씩 4부분. 32비트. 한 부분을 옥텟이라고 칭한다.
  • 10진수로 표시한다
• 보안은 IPSec 프로토콜 별도 설치
• 주소 비 순차적 할당
• 플러그 애플레이 비지원
• A~E의 5개 클래스. D, E는 실험용 연구용이라 우리는 사용 불가.
  • A 0~ (0비트) 국가 대형 통신망
  • B 128~ (10비트) 중대형 통신망
  • C 192~ (110비트) 소규모 통신망 256개 호스트
  • D 224~ (1110비트)
  • E 240~
• 주소 분류 ⭐
  • 유니캐스트 1:1
  • 멀티 캐스트 1:다
  • 브로드 캐스트 to 모든 장비들

IPv6

• 기존 32비트의 IPv4를 128비트⭐로 확장
  • 16진수⭐로 표시한다
• 보안 기본 탑재
• 주소 순차적 할당
• 플러그앤 플레이 지원
• 기본 헤더 40바이트
• 주소분류 ⭐
  • 유니 캐스트 1:1
  • 멀티 캐스트 1:다
  • 애니 캐스트 to 가장 가까운 수신자

IPv4 - IPv6 전환기술 ⭐

• 듀얼스택 : 동시 지원
• 터널링 : 6을 4 안에 캡슐화
• 헤더 변환 = 주소 변환

📌서브넷

IP주소에서 네트워크 아이디와 호스트 아이디를 구분하기 위해 사용

• 서브네팅
  • 네트워크 영역과 호스트 영역 쪼개는 작업
• 서브넷 마스크
  • IP 주소의 네트워크 아이디 호스트 아이디 구분 위함
• 예를 들어 200.1.1.0/24 를 7개의 서브넷으로 나눈다는 말은
  • 7개의 서브넷으로 나누니까 총 8개의 구역으로 나뉘게 됨
  • /24니까 3옥텟을 네트워크 영역으로 쓰겠다는 뜻
• 예를 들어 200.1.1.65/27의 서브넷 마스크는
  • 호스트 주소 중 3비트를 네트워크 아이디로 사용하여
    • → 1110000
    • 즉, 255.255.255.224 가 서브넷 마스크가 된다.

NAT Network Address Translation

• 제한된 수의 IPv4 주소 문제 해결 위함
• 주소 할당 방식에 따른 종류
  • 정적 Static NAT
    • 공인 IP 사설 IP주소 1:1 매칭
  • 동적 Dynamic NAT
    • 공인 IP주소 < 사설 IP 주소 개수
  • 포트 PAT (Port Address Translation)
    • 공인 IP 주소 1개에 ← 사설 IP 주소 여러 개 매칭. 포트 포워딩.

DNS Domain Name System

도메인 네임 ↔ IP 주소

📌프로토콜

통신 규약

통신 프로토콜의 기본 요소

• 구문 syntax
• 의미 semantics
• 타이밍 timing

프로토콜의 기능

• 단편화와 재결합
• 캡슐화 : 정확한 전송 위함
• 혼잡 제어
• 동기화
• 순서 제어
• 주소 지정
• 다중화
• 경로 제어
• 📌흐름 제어
  • 전송 데이터 전송량이나 속도 조절하는 기능
    • 송-수신 측 간 데이터 처리 속도 차이 해결
  • 흐름 제어 방식
    • Stop and Wait
      • 패킷 보내고 stop → ACK 받고→ 그 다음 패킷 전송
      • 너무 느려서 거의 사용되지 않는다
    • Sliding Window
      • 수신 측에서 설정한 윈도우 크기만큼 세그먼트 전송
        • 동적 조절
        • 전송된 데이터에 대한 ACK 프레임 수신 후 ACK된 프레임 만큼 윈도우를 이동하는 방식
    • 피기배킹 piggibacking
      • 양방향으로 동시에 정보 프레임과 응답 프레임 교차 전송
        • 별도의 ACK 없다
        • 데이터 전문을 이용하여 응답
          • 정보 프레임 + 응답 기능 동시에
          • 전송 효율 상승
• 📌오류 제어
  • 전송 중에 발생하는 오류를 검출하고 정정
    • TCP는 기본적으로 ARQ(Automatic Repeat Request), 재전송 기반 오류 제어를 사용
  • 오류 제어 방식
    • Stop and wait ARQ
      • ACK 올 때까지 대기
    • Go Back N ARQ
      • 오류가 난 지점부터 모두 재전송
    • Selective Repeat ARQ
      • 오류난 부분만 재전송
      • 별도의 데이터 재정렬, 별도의 버퍼 필요
    • Adaptive ARQ
      • 전송 효율 최대. 프레임 길이 동적. 비용 고가
  • 오류 발생 원인
    • 감쇠
    • 지연왜곡
    • 상호 변조 잡음
    • 충격 잡음
  • 전송 오류 제어 방식
    • 전진 오류 수정 Forward Error Correction FEC
      • 재전송 요구 없이 수신측에서 스스로 오류 검출 및 수정
        • 통보하지 않는다
      • 오류의 검출과 수정
        • 해밍코드 : 자기 정정 부호. 1비트만
        • 상승코드 : 순차적 디코딩 한계값 디코딩. 여러 비트
    • 후진 오류 수정 Backward Error Correction BEC
      • 재전송 요구
        • 자체 수정 없음. 검출만 한다.
          • 오류 제어는 ARQ가
      • 오류 검출만
        • 패리티 검사 : 데이터 블록 끝에 검사 비트인 ‘패리티 비트’ 추가.
        • **CRC 순환 중복 검사 (**Cyclic Redundancy Check) : 확장 데이터(오류 발생했는지 확인하는 코드. Frame Check Sequence) 덧붙여 보냄
        • 블록 합 방식
        • 체크섬 : in 헤더. 간단.

📌라우팅 프로토콜 ⭐

• 경로 고정 여부에 따른 구분
  • 정적 : 관리자가 경로 직접 지정
  • 동적 : 라우터 스스로 라우팅 경로 설정
    • 내부 라우팅 IGP : Autonomous System(자치시스템) 내에서의 라우팅 담당하는 라우팅 프로토콜
      • 벨만-포드 거리 벡터 알고리즘 : 인접 라우터가 테이블 공유.
        • RIP ⭐
          • Routing Information Protocol
          • 최대 15홉
          • 이웃 라우터와 공유
          • 홉수만 고려
      • 다익스트라 링크 상태 알고리즘 : 모든 라우터가 테이블 공유. ****
        • OSPF ⭐
          • Open Shortest Path First
          • 홉수 대역폭 지연시간 등을 고려한 최적 경로 선택
    • 외부 라우팅 EGP
      • BGP