[컴퓨터망] 1-4. 프로토콜 레이어

프로토콜 레이어

 

네트워크는 호스트, 라우터, 많은 링크들, 애플리케이션 등의 많은 부분들로 이루어져 있어 복잡하다. 그렇기 때문에, 이들끼리의 원활한 통신을 위해서면 "규칙"이 필요하다. 그래서 이들 간의 규칙을 프로토콜이라 하고 이 프로토콜은 아주 복잡하게 구성된다. 그래서 복잡하게 구동하는 것을 관리하기 쉽게 만든 것을 프로토콜 계층(Protocol Layer)이라고 한다.

 

 

 

 

각 프로토콜 계층에 이후 자세하게 알아볼 예정이기 때문에 간단하게만 알아보자. 

 

1. Application Layer

응용 계층이라고도 하며 우리가 접하는 많은 응용 프로그램이 이곳에 속한다.

도메인 네임서버(DNS)가 이 계층에 속하고, 이 계층은 여러 종단 시스템에 분산되어 있어서 한 종단 시스템의 애플리케이션이 다른 종단 시스템의 애플리케이션과 메세지(message)를 교환하는데 프로토콜을 사용한다.

 

아래는 대표적인 프로토콜이다.

• HTTP : 웹 문서 요청과 전송
• SMTP : 전자메일 전송
• FTP : 두 종단 시스템 간의 파일 전송

 

2. Transport Layer

전송 계층이라고도 하는데, 이는 다른 계층으로부터 받은 데이터를 검사하고 오류를 검출한다.

서로 다른 호스트에서 동작하는 애플리케이션 프로세스들 간의 논리적 통신(logical communication)을 제공한다. 이 계층은 세그먼트(segment)라는 패킷을 사용하며 패킷 해더에 담긴 IP 주소와 Port 번호를 보고 어떤 곳으로 보낼지 결정한다.

 

대표적으로는 TCP, UDP 프로토콜이 있다.

• TCP : 연결 지향형 서비스를 제공하며, 목적지로의 메세지 전달 보장과 흐름 제어, 혼잡 제어를 포함한다. 
• UDP : 비연결형 서비스를 제공하며 신뢰성, 흐름 제어, 혼잡 제어를 보장하지 않는다.

 

3. Network Layer

네트워크 계층은 실제 네트워크 간 라우팅을 담당하는 계층으로, 다른 노드의 네트워크 계층으로 데이터를 송신한다. 정확하게 말하면, 목적지 종단 시스템의 트랜스포트 계층으로 세그먼트(segment)를 운반한다. IP, ARP와 같은 프로토콜이 이 곳에 속한다.

 

4. Link Layer

링크 계층은 장비의 고유 주소인 MAC 주소를 이용하여 노드간 데이터를 전송하는 계층이다.

IP 주소로 MAC 주소를 찾거나 MAC 주소로 IP 주소를 찾아 통신한다. 이더넷 프레임으로 에러 확인, 흐름 제어, 접근 제어를 통해 안정적인 통신을 제공한다.

 

5. Physical Layer

물리 계층은 최하위 계층으로 하드웨어와 같은 물리적인 매체를 통해 bits 단위로 데이터를 전송한다. 링크 계층으로부터 데이터를 받아 0 또는 1로 바꾸어 무선 통신 매체로 전송한다.

 

 

Encapsulation

이렇게 계층 간 데이터를 송수신할 때, 데이터의 신뢰를 유지하고 오류를 검출하는 등 안전한 통신을 위해서 추가적인 정보가 필요하다. 그래서 전송하는 데이터, 즉 패킷의 해더에 추가적인 정보를 저장해서 다른 계층으로 전달한다.

 

이러한 과정을 책에서는 비행기 탑승에 비유하고 있다. 먼저 비행기 티켓을 구매하고 나서 여행을 위한 짐을 챙긴다. 이 짐을 게이트를 통해 비행기에 싣는다. 비행기를 탑승하러 가고, 목적지에 도착한다. 목적지에 도착하고 나서는 이 과정을 반대로 하면 된다. 이 과정을 사람이 아니라 패킷이 한다고 생각하면 된다. 

 

이때, 특정 계층에서 다른 계층으로 데이터를 보낼 때 추가 정보를 저장하는 것을 Encapsulation이라 하고, 특정 계층에서 받은 데이터를 읽기 위해서 패킷 헤더를 제거하는 것을 Decapsulation이라 한다.