Layering and Performance

OSI 7 계층 모델

계층화된 프로토콜 (Layered Protocol)

• 네트워크는 여러 계층으로 나뉘며, 각 계층은 특정 기능을 담당한다.
• 단일 계층 프로토콜: 한 계층에서 통신이 이루어짐.
• 다중 계층 프로토콜: 각기 다른 기능을 수행하는 여러 계층이 상호 작용.

계층화된 통신 과정

Maria - Ann 예제를 통한 통신 과정

1. 발신자 측:
   • 상위 계층: 메시지 작성, 봉투에 넣기.
   • 중간 계층: 우체국으로 전달.
   • 하위 계층: 배달부가 메시지를 전달.
2. 수신자 측:
   • 하위 계층: 메시지를 수신하고 우체국으로 전달.
   • 중간 계층: 수신자의 우편함에 전달.
   • 상위 계층: 봉투를 열어 메시지를 읽음.

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OSI 모델 (Open Systems Interconnection)

• OSI 모델은 ISO에서 제정한 네트워크 통신을 위한 계층 구조.
• 목적: 다양한 하드웨어나 소프트웨어 변경 없이도 서로 다른 시스템 간의 통신을 가능하게 한다.
• 유연하고 확장 가능한 구조: 네트워크 설계 및 이해를 위한 모델.

OSI 모델의 7계층

OSI 모델

1. 물리 계층 (Physical Layer): 비트 전송, 물리적 연결 담당.
2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer): 물리적 전송 오류 제어 및 데이터 프레임의 전송.
3. 네트워크 계층 (Network Layer): 패킷 전달 및 경로 지정.
4. 전송 계층 (Transport Layer): 종단 간 신뢰성 있는 데이터 전송.
5. 세션 계층 (Session Layer): 통신 세션 설정 및 관리.
6. 표현 계층 (Presentation Layer): 데이터 변환 및 암호화.
7. 응용 계층 (Application Layer): 사용자와 네트워크 간 인터페이스 제공.

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인터넷 모델 (TCP/IP 모델)

peer -to -peer process

• TCP/IP 모델은 4계층 또는 5계층 구조로, OSI 모델과는 다르게 설계되었다.
• 계층 구성:
  • 네트워크 접근 계층: 물리적 데이터 전송.
  • 인터넷 계층: 패킷의 경로 설정 및 전달.
  • 전송 계층: 신뢰성 있는 데이터 전송.
  • 응용 계층: 네트워크 애플리케이션 지원.

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캡슐화와 디캡슐화 (Encapsulation & Decapsulation)

캡슐화 & 디캡슐화

데이터 캡슐화 과정

1. 응용 계층: 메시지 작성.
2. 전송 계층: 메시지를 세그먼트로 분할하고 전송 계층 헤더 추가.
3. 네트워크 계층: 세그먼트에 네트워크 계층 헤더 추가해 데이터그램 생성.
4. 데이터 링크 계층: 데이터그램에 프레임 헤더 추가.
5. 물리 계층: 비트로 변환되어 전송.

디캡슐화 과정

• 데이터가 수신되면 각 계층에서 헤더를 제거하면서 상위 계층으로 전달된다.

 

**쉽게 정리** : 내려갈수록 캡슐화, 올라갈수록 디캡슐화

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패킷 지연 및 손실

• 지연(Delay): 패킷이 네트워크를 통과하는 데 걸리는 시간. 주요 지연 요소는 다음과 같다:
  1. 처리 지연(Processing Delay): 패킷 처리 시간.
  2. 전송 지연(Transmission Delay): 패킷이 링크에 들어가 전송되는 시간.
  3. 전파 지연(Propagation Delay): 신호가 전송 매체를 통해 이동하는 시간.
  4. 큐잉 지연(Queuing Delay): 패킷이 전송되기 위해 대기하는 시간.
• 패킷 손실(Packet Loss): 네트워크에서 패킷이 손실되는 상황으로, 큐가 가득 차면 발생한다.

** 데이터 통신에서 배운 내용 참고 ** 

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네트워크 성능 (Performance)

• 처리량(Throughput): 네트워크를 통해 전송되는 데이터의 양. 주어진 시간 동안 전송된 비트 수로 측정된다.
• 대역폭(Bandwidth): 링크 또는 네트워크의 최대 데이터 전송 용량.
• 혼잡 제어(Congestion Control): 네트워크 혼잡을 관리하여 성능을 최적화.

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프로토콜 (Protocol)

• 프로토콜은 네트워크에서 통신이 이루어지기 위한 규칙과 절차를 정의.
• TCP/IP 프로토콜 그룹은 네트워크, 전송, 응용 계층의 다양한 프로토콜로 구성:
  • 네트워크 계층: IP, ARP, ICMP, IGMP.
  • 전송 계층: TCP, UDP, SCTP.
  • 응용 계층: HTTP, FTP, DNS, SMTP 등.