컴퓨터 네트워크(OSI참조 모델 등)

컴퓨터 네트워크의 개요

• 컴퓨터 네트워크는 기본적으로 사람, 컴퓨터, 기타 장비들 간의 정보 교류를 위한 통신망.
• 1940년대 중반부터 군사적목적으로 미국 국방부에서부터 시작됐다. 90년대에 들어서 다양한 형태의 인터넷 서비스를 통해 일반인에게도 가까워졌다.

컴퓨터 네트워크의 구성요소

• 채널
  • 모든 통신은 전선, 전화선, 광케이블, 무선링크 등 통신매체를 통해서 통신 신호가 전달됨.
  • 통신 신호가 실제로 전달되는 통로를 채널이라 한다.
• 주파수
  • 통신신호가 초당 몇 번 진동하는가를 계산한 것.
  • 단위는 헤르츠(Hz)
• 대역폭
  • 통신 채널의 최대 주파수에서 최소 주파수 사이의 주파수 대역
  • 최대 주파수가 높을수록 같은 단위 시간에 더욱 많은 정보를 전송할 수 있다.
• 노드
  • 네트워크에 연결된 컴퓨터나 관련장비
  • 일반 범용컴퓨터가 될 수도있고, 라우터와 같은 전용 네트워크 장비가 될 수도 있다. 심지어는 핸드폰까지도.
• 네트워크 인터페이스
  • 컴퓨터와 네트워크를 연결해주는 장치.
  • 컴퓨터 내부의 신호를 물리적/전기적 신호로 변환해줌. ( 0101... => 물리적/전기적신호로 바꿔서 주파수에 실어줌)
  • 컴퓨터 내부에 추가되거나 주변장치로 존재
  • 이더넷 카드(랜카드), USB와이파이 등이 있다
• 프로토콜
  • 컴퓨터 통신을 위해 통신을 하는 노드 간 합의된 통신 약속.
  • TCP/IP, HTTP 등
  • 통신하는 양쪽 노드가 메시지를 보낼 때, 통신 데이터나 구조나 문법, 순서 등을 명확히 명시함.

연결 방식에 따른 분류

• 컴퓨터 네트워크는 컴퓨터들이 '사방으로 퍼져 나가는 나무의 뿌리'처럼 망을 구성한 것.
• 통신을 하는 컴퓨터 두 대는 서로 직접 연결돼있거나 여러 경로를 통해 간접적으로 연결.
• 망이 어떤 식으로 구성되어있는지에 따라 몇 가지 분류법이 있다.
• 버스형(LAN)
  • 하나의 버스(기본적으로 대역폭이 넓은 채널)을 공유하며 메시지 송신시 버스에 방송하듯 버스에 연결된 모든 컴퓨터에 메시지를 보낸다.
  • 메시지의 수신자만이 주소를 보고 선택적으로 수신한다.
  • 대표적인 예로 이더넷
• 성형(WIFI) (별 모양)
  • 중앙에 있는 컴퓨터가 모든 메시지의 중계자 역할
  • 모든 메시지는 먼저 중앙 컴퓨터로 보내지고, 중앙 컴퓨터가 수신한 메시지를 다양한 목적지 컴퓨터에 전달함.
  • 대표적인 예로 와이파이 액세스 포인트(WIFI access point AP)로 구성된 컴퓨터 네트워크
• 환형(LAN) (원 모양)
  • 메시지가 원형네트워크를 돌면서 차례대로 다음 컴퓨터로 전달된다. 최종 수신 컴퓨터에 도달할 때까지.
  • 대표적인 예로는 토큰 링 네트워크

네트워크의 크기에 따른 분류

• 근거리 통신 네트워크 (Local Area Network) : 방, 빌딩, 캠퍼스
• 도시권 통신 네트워크(Metropolitan Area Network) : 도시
• 광역 통신 네트워크 (Wide Area Network) : 국가, 대륙

컴퓨터네트워크의 계층적 구조

• 컴퓨터 네트워크의 연결 방법들은 하드웨어 수준에서 물리적으로 이루어짐.
• 모든 신호는 전기 신호로 변형되어 전달됨.
• 인터넷과 같은 복잡한 기능을 지원하기 위해선 전기 신호 수준을 넘어서 추상적인 수준에서 네트워크 시스템의 기능과 통신규칙등에 대한 명확한 정의가 필요함.

OSI 참조모델

• 컴퓨터 간의 통신절차를 7단계로 나눔.
• 물리 계층
  • 물리적으로 연결된 채널을 통해 비트 단위로 전송이되는 계층.
  • 이더넷의 연결 잭, 케이블의 전기적 특성 등이 물리 계층 수준에서 정의.
• 데이터링크 계층
  • 직접 연결된 두 컴퓨터나 장비 간에 프레임 단위로 전송하는 계층.
  • 전송을 위해 프레임의 시작과 끝, 수산자 주소등이 추가된다.
  • 오류의 발견/ 수정하는 기능, 흐름제어 기능도 담당
  • 대표적인 예는 이더넷, 와이파이 등
• 네트워크 계층
  • 패킷단위의 전송이 이뤄지며, 계층적인 주소 지정방식을 사용.
  • 패킷을 어떤 경로를 통해 송신 컴퓨터에서 수신 컴퓨터까지 전달할 지 결정하는 라우팅 일어남.
  • 패킷들이 몰릴 경우 혼잡제어를 수행
  • 인터넷의 IP가 네트워크 계층에서 정의됨.
• 전송 계층
  • 세그먼트 또는 데이터그램 단위의 메시지가 송순 컴퓨터에서 수신 컴퓨터까지 신뢰성을 보장하며 전달하는 계층.
  • 메시지를 패킷 단위로 잘라서 네트워크 계층에 전달.
  • 중간에 사라지거나 순서가 바뀐 패킷을 오류없이 다시 구성해서 전송해주는 역할.
  • 인터넷의 TCP가 이 수준에서 정의됨
• 세션 계층
  • 통신 컴퓨터 간 연결의 접속/차단과 데이터 통신 방식을 결정.
  • 언제 연결이 접속되고 차단되는지 등이 세션계층에서 결정.
• 표현 계층
  • 응용계층에서의 데이터 사용 방식과 무관하게 잘 작동할 수 있도록 해주는 것이 표현계층이다.
  • 인터넷에서는 표현 계층이 따로 없이 개별 응용프로그램 수준에서 바이트 순서 문제를 처리해야함. (직렬화?)
• 응용 계층
  • 웹에서 사용하는 HTTP, 파일 전송을 위한 FTP, 이메일 전송을 위한 SMTP 등과 같은 응용 프로토콜의 기능을 지원하는 것이 응용계층

정리.

• OSI 참조모델은 가장 초기의 네트워크 표준이라는데에 의의
• 이후 인터넷의 표준으로 정립된 TCP/IP로 인해 의미가 퇴색된 면이 있다.