【정보통신망 기술】 3강. 통신 프로토콜

3강. 통신 프로토콜

 

추천글 : 【정보통신망 기술】 정보통신망 기술 목차 

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1. 통신 프로토콜의 개요 [본문]

2. OSI 참조 모델 [본문]

3. X.25 모델 [본문]

4. TCP/IP 모델 [본문]

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1. 통신 프로토콜의 개요 [목차]

⑴ ITU-T 권고 시리즈

① I 시리즈 : ISDN의 표준화를 위한 프로토콜

② X 시리즈 : 공중 데이터 교환망(PSDN)을 통한 데이터 전송을 위한 프로토콜

③ V 시리즈 : 공중 전화 교환망(PSTN)을 통한 데이터 전송을 위한 프로토콜

④ T 시리즈 : 테레마틱 서비스를 위한 프로토콜

 

 

2. OSI 참조 모델 : Open System Interconnection [목차]

⑴ 정의 : 시스템 간 원활한 통신을 위해 ISO에서 제안한 통신 규약

① ISO(International Organization for Standardization) : 1947년에 창설

⑵ 1계층. 물리 계층(Physical Layer)

① 프로토콜 데이터 단위(PDU) : 비트(Bit)

② 내용 : 전송에 필요한 장치 간의 전기적, 기능적, 절차적, 물리적 특성

○ 전기적 특성 : 전압레벨 등

○ 기능적 특성 : 와이어링 맵, 핀의 기능 등

○ 절차적 특성 : 데이터 전송 절차 등

○ 물리적 특성 : 케이블 간 물리적 연결 등

③ UTP 케이블 : 로컬 네트워크 구현 시 가장 많이 사용

○ 구성 방식 : 다이렉트 케이블(Straight-Through Cable), 크로스 케이블(Cross-Over Cable), 콘솔 케이블(Console Cable)

○ RJ-45(Registered Jack 45) : UTP 케이블을 컴퓨터, 스위치, 라우터 등에 연결하기 위한 표준 커넥터

○ 장점 : 다른 구리 매체에 비해서 작고 제작 및 설치가 매우 쉬움

○ 단점 : 전기적 잡음과 간섭에 민감  

④ 예시 : RS-232C, X.21

⑶ 2계층. 데이터 링크 계층(Data Link Layer)

① 프로토콜 데이터 단위(PDU) : 프레임(Frame)

○ 프레임 = 헤더 + 1계층 내용 + 트레일러

○ 헤더 : 송신 장치 및 수신 장치의 주소 포함

○ 트레일러 : 오류 검출 코드 포함

② 내용 : 두 개의 개방 시스템들 간의 신뢰성 있는 효율적인 정보 전송

○ 프레이밍(Framing) : 물리 계층의 신호를 조합하여 프레임 단위로 처리

○ 흐름 제어(Flow Control)

○ 오류 제어(Error Control) : 비동기 통신에서는 오류 검출, 동기 통신에서는 오류 검출 및 정정 기능

○ 접근 제어(Access Control) : 통신 장치에 데이터를 전송할 수 있는지 없는지 결정

○ 동기화(Synchronization) : 프레임 헤더에는 동기화를 위한 특별한 비트 패턴 제공 

③ MAC(Media Access Control) 주소 : 장치의 물리적 주소, 장치를 만들 때 장치 내의 ROM에 영구적으로 기입(Burned-in)

○ MAC 테이블 : "MAC 주소 + 장치 포트"의 테이블

④ 예시 : HDLC, ADCC, LLC, LAPB, LAPD

⑷ 3계층. 네트워크 계층(Network Layer)

① 프로토콜 데이터 단위(PDU) : 패킷(Packet)

○ 패킷 = IP 프로토콜 헤더 + 2계층 내용

○ IP 프로토콜 헤더(IP Protocol Header) : IP 주소를 포함

② 내용 : 개방 시스템들 간 네트워크 연결을 설정·유지·관리·해제, 데이터의 교환 및 중계 기능

○ 패킷 전달(Packet Forwarding) : 종단 간(End-to-End)의 패킷 전달 수행

○ 라우팅(Routing) : 가장 효율적인 패킷 전송 경로 선택 

○ 논리적 주소(Logical Address) : 전송 계층으로부터 받은 데이터에 IP 프로토콜 헤더를 붙임

③ IP(Internet Protocol) 주소

④ 예시 : X.25, IP, 프레임 릴레이

⑸ 4계층. 전송 계층(Transport Layer)

① 프로토콜 데이터 단위(PDU) : 세그먼트(Segment)

○ 세그먼트 = 세그먼트 헤더 + 3계층 내용

○ 세그먼트 헤더(Segment Header) : 포트 주소, 소켓 주소, 순서 번호 포함

○ 순서 번호(Sequence Number) : 사용자 데이터를 세그먼트로 분할할 때 각 세그먼트에 순서대로 할당한 번호

② 내용 : 종단 시스템(End-to-End) 간에 투명한 데이터 전송, 하드웨어와 소프트웨어의 중간 성격

○ 종단 간(End-to-End) 데이터 통신 보장

○ 지연(Delay)에 따른 왜곡 및 대역폭 문제 해결

○ 동시에 여러 개의 논리적 연결 지원

○ 사용자 데이터 분할과 재조립 : 수신 데이터를 순서 번호를 참조하여 재조립하거나 폐기하는 역할

③ 예시 : TCP, UDP

⑹ 5계층. 세션 계층(Session Layer)

① 프로토콜 데이터 단위(PDU) : 메시지

② 내용 : 이용자들 간 관련성 유지, 대화 구성 및 동기 제어, 데이터 교환

○ 전송 시 동기 점을 삽입하여 메시지를 그룹화

○ 데이터 전송 방향(예 : 전이중, 반이중) 결정

○ 데이터에 대한 중간 점검 및 복구를 위한 동기 점 생성

③ 예시 : NetBIOS

○ IP 주소와 NetBIOS 이름을 모두 가지고 있는 각각의 컴퓨터는 하나의 호스트 이름에 해당

⑺ 6계층. 표현 계층(Presentation Layer)

① 프로토콜 데이터 단위(PDU) : 메시지

② 내용

○ 코드 변환

○ 암호화

○ 압축

○ 구문 검색

○ 정보형식 변환

○ 문맥 관리

③ 지원되는 기술 : ASCII, EBCDIC, Binary, ASN.1 등

⑻ 7계층. 응용 계층(Application Layer)

① 프로토콜 데이터 단위(PDU) : 메시지

② 내용 : 사용자(응용 프로그램)가 OSI 환경에 접근할 수 있도록 서비스 제공

○ 전자 사서함

○ 파일 전송

③ 예시 : FTP, SMTP, SNMP, HTTP, HTTPS, TELNET, SSH, APPC(IBM 프로토콜)

 

 

3. X.25 모델 [목차]

⑴ ITU-T에서 제정(1976년 승인)한 국제 표준 프로토콜로 우수한 호환성을 가짐

⑵ 계층 구조

① 물리 계층 : X.21을 사용

② 데이터 링크 계층 : HDLC 프로토콜의 변형인 LAPB를 사용

③ 네트워크 계층 : 호 설정(Call Setup) → 데이터 전송(Data Transfer) → 호 해제(Call Cleaning)

 

 

4. TCP/IP 모델 [목차]

⑴ 역사

① 1960년대 말 ARPA에서 개발하여 ARPANET(1972)에서 사용하기 시작

② UNIX의 기본 프로토콜로 사용되었고, 현재 인터넷 범용 프로토콜로 사용

⑵ 1계층. 네트워크 접속 계층(Network Access Layer) : OSI 참조 모델; 물리 계층 + 데이터 링크 계층

① 기능 : 실제 데이터(프레임)를 송·수신

② Ethernet : CSMA/CD 방식의 LAN

③ IEEE 802 : LAN을 위한 표준 프로토콜

④ HDLC : 비트 위주의 데이터 링크 제어 프로토콜

⑤ X.25 : 패킷 교환망을 통한 DTE/DCE 인터페이스 제공 프로토콜

⑥ RS-232C : PSTN을 통한 DTE/DCE 인터페이스 제공 프로토콜, V.24, V.28과 함께 아날로그 통신에 관한 프로토콜

○ 총 25개의 핀으로 구성

○ 데이터 송신용 핀 번호 : 2번

○ 데이터 수신용 핀 번호 : 3번

⑶ 2계층. 인터넷 계층(Internet Layer) : OSI 참조 모델; 네트워크 계층

① 기능 : IP 주소 체계 관리, 라우팅

② 인터넷 프로토콜(IP)) : 주소 지정, 경로 설정, 데이터그램 방식 사용(신뢰성 보장 ×)

③ 인터넷 제어 메시지 프로토콜(ICMP) : IP와 조합하여 오류 처리 전송 경로 변경, RFC 792로 정의됨

○ ping : 장치 간의 통신 여부 확인을 위해 사용

○ traceroute : 경로 확인을 위해 사용 

④ 주소 결정 프로토콜(ARP) : 호스트의 IP 주소를 호스트와 연결된 MAC 주소로 바꿈

⑤ 역순 주소 결정 프로토콜(RARP) : 호스트의 MAC 주소를 호스트의 IP 주소로 바꿈

⑥ 인터넷 그룹 관리 프로토콜(IGMP) : 멀티캐스트 그룹 유지

⑦ DHCP : BOOTP 프로토콜 기능과 유사하여 동적으로 IP 주소를 할당하는 기능을 정의하는 프로토콜

⑷ 3계층. 전송 계층(Transport Layer) : OSI 참조 모델; 전송 계층

① 기능 : 호스트들 간의 통신 제공

② TCP : 양방향 연결형 서비스, 가상 회선 연결, 패킷 단위, 신뢰성 확립, 투명성(패킷 분실 인지 등) 확립

○ IP 주소와 포트 번호로 결정되는 소켓을 통하여 두 호스트 사이의 통신을 확립

③ UDP : 비연결형 서비스, 적은 오버헤드, 고속 통신 혹은 반복 통신시 사용, 신뢰성보다는 속도 우선시

⑸ 4계층. 응용 계층(Application Layer) : OSI 참조 모델. 세션 계층 + 표현 계층 + 응용 계층

① 기능 : 응용 프로그램 간의 데이터 송·수신 제공

② FTP : 파일 전송 프로토콜

③ SMTP : 전자 우편 전송 프로토콜

④ TELNET : 가상 터미널 프로토콜

⑤ SNMP : 간이 망 관리 프로토콜

⑥ HTTP 

⑦ HTTPS 

⑧ POP3 

⑨ DNS

 

입력: 2017.07.16

1차 수정 : 2017.07.29