8. 네트워크 기초 - 63. OSI 7계층, 오류제어

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63. OSI 7 계층, 오류제어

1. OSI 7계층

2. 오류 제어방식 : ARQ

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OSI (Open Systems Interconnection) 참조 모델의 개념

개방형 시스템이라는 의미이다.

결국은 오픈되어 있는 상황에서의 시스템들을 어떻게 연결할 것인지에 대한 것이다.

 

개방형 시스템

인터넷 접속, 스마트폰 사용, 일반적으로 Public 하게 쓸 수 있는 것들

 

국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델이다.

컴퓨터 네트워크에서 여러 시스템이 데이터를 주고받고 서로 연동할 수 있는 표준화된 인터페이스를 제공하기 위해 프로토콜을 기능별로 나눈 것이다.

 

시스템 연결을 위한 표준 개발을 위하여 공통적인 기법을 제공한다.

시스템 간의 정보 교환을 위한 표준 설정을 가질 수 있도록 한다.

 

일반적으로 OSI 7 계층이라고 한다,

각 계층에 대해 서로 표준을 생산적으로 발전시킬 수 있도록 개념적, 기능적인 골격을 제공하는 역할을 한다.

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 OSI 참조 모델에서 계층을 나누는 목적

1. 시스템 간의 통신을 위한 표준 제공

2. 시스템 간의 정보 교환을 하기 위한 상호 접속점의 정의

3. 관련 규격의 적합성을 조성하기 위한 공통적인 기반 조성

구분	주요 대상	내용	프로토콜	상황 예
Application	응용 S/W	통신 서비스	FTP, HTTP	게임을 할때,인터넷을 열때
Presentation	데이터변환	압축, 암호화	H.264, MPEG2	표현 방식을 다른방식으로, 또는 압축해서 전송
Session	세션체결	전송방식결정	반이중, 전이중	인터넷이 끊어지지 않도록 유효
Transport	segment	에러/경로 제어	TCP, UDP	- 실제로 인터넷 주고받음 - 실제 전송하는
Network	datagram	논리주소/경로설정	RIP, BGP	- 통신사에서 고유의 ID로 개통해줌  - 실제 경로를 찾아가는,
Data Link	frame	물리주소/경로설정	ARQ	인터넷 개통해야하는 순간
Physical	bit	전기신호제어	물리접속	인터넷 선 들어옴

 

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1. OSI 7계층

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1. 물리 계층 (Physical Layer)

물리적으로 연결한다.

- 물리적인 장치와 인터페이스(연결)가 전송을 위해 필요한 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 기능을 정의하는 계층이다.

- 장치와 전송 매체 간의 인터페이스 특성 규정, 전송 매체의 유형 규정, 전송로의 연결 유지 및 해제를 담당한다.

 

프로토콜 종류

프로토콜 종류

RS-232C

V.24

X.21

 

RS-232C

USB의 증조할아버지임 : USB가 나오기 직전까지 사용함 불과 10년 전까지만 해도 기본적으로 컴퓨터에 설치가 되어있었다. 컴퓨터와 직접 통신할 수 있도록 하기 위한 장치이다. 그래서 네트워크 장치들 보면 다 RS-232C 포트가 달려있다. 라우터나 허브등에 달려있음 저기랑 컴퓨터랑 연결해서 하는 건데, 예전에는 마우스를 여기에 연결해서 사용했다. 근데 요즘은 USB로 다 연결된다.

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2. 데이터 링크 계층(Data Link Layer) ☆

인접한 두 개의 통신 시스템 간에 신뢰성 있는 효율적인 데이터를 전송하는 계층이다.

- 효율적인 데이터를 전송하기 위해서 링크의 설정과 유지 및 종료를 담당한다.

   즉, 실제적으로 데이터 링크는 서로 신호를 주고받을 수 있도록 전기적 신호를 유지시켜 주는 역할을 하게 된다.

- 링크의 효율성을 향상시킨다.

예 ) 전화개통을 했으면 전화선에 전기를 넣어주는 역할을 한다.

신호가 끊어지지 않게 유지 및 종료를 한다.

 

전송 데이터의 흐름 제어, 프레임 동기, 오류 제어 등을 수행한다.

실제 신호(전기적 신호)에 대한 흐름 제어, 프레임 동기, 오류 제어

예) 480V에 대한 신호

를 어떻게 제어할 것인가에 대한 것

 

프로토콜 종류

프로토콜 종류

HDLC

PPP

LLC

LAPB

LAPD

ADCCP

 

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3. 네트워크 계층(Network Layer) ☆

통신망을 통하여 패킷을 목적지까지 전달하는 계층이다.

- 경로 설정 및 네트워크 연결 관리를 수행한다.

- 과도한 패킷 유입에 대한 폭주 제어 기능을 한다.

예 ) 부산 맛집으로 내비게이션에 경로를 찍을 것이다.

그러면 맛집의 주소가 필요하다. 보통 인터넷 주소는 IP라고 이야기한다. 그래서 네트워크 계층에서 할 수 있는 것은 경로 설정이다.

 

네트워크는 뭐다? 망이다.

서울에서 부산까지 또는 강릉에서 부산까지 또는 서울에서 강릉까지 이런 식으로 지역의 주소를 찍다 보면 서로 연결이 된다. 이게 결국 네트워크이다. 그렇다면 지역까지 가려면 네트워크를 경로로 해서 가야 된다. 경로를 찾아가야 된다.

즉, 네트워크 계층은 경로설정이고, 여기서 사용하는 대표적인 프로토콜은 IP이다.

 

프로토콜 종류

프로토콜 종류

X.25

IP

ICMP

IGMP

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4. 전송 계층(Transport Layer) ☆

실제로 자료를 주고받는다.

- 통신 종단 간(End-to-End) 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송하는 계층이다.

- 투명한 데이터 전송을 제공한다.

 

에러 제어 및 흐름 제어를 담당한다.

(실제로 자료를 주고받기 위한) 패킷에 대한 에러 제어, 흐름 제어 

 

프로토콜 종류

프로토콜 종류

TCP (신뢰성)

UDP (비신뢰성)

 

예 ) 우리가 스마트폰으로 데이터를 쓸 때 가장 많은 데이터를 쓰는 것은 유튜브, 음악이다.

이때는 UDP를 쓴다. 대량의 데이터를 쓸 때 사용한다. 

 

상황 예 )

내가 쓰는 인터넷망에 우연히 1bit(1bit면 음악적으로 소리로 듣기로 어려운 아주 작은 단위로 사람은 듣지도 못한다.) 그런데 중간에 외부에 의해서 오류가 발생했다. 신호가 오다가 전깃줄에 걸려서 못 왔다.

이때 신뢰성의 TCP를 사용한다면

만약 음악을 듣는다면 5분짜리 음악을 듣다가 막 클라이맥스에 올라가고 있는데 1bit가 나가면 처음부터 다시 들어야 된다. 또 유튜브 보고 있다가 1bit가 나가면 처음부터 다시 봐야 된다.

 

 

그러면 언제 신뢰성 사용하냐?

애플리케이션을 다운로드하고 있다가 1bit의 오류로 인해 처음부터 다시 다운로드하게 한다.

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5. 세션 계층(Session Layer)

세션을 유지시켜 주는 역할을 한다.

- 프로세스 간에 대한 연결을 확립, 관리(유지), 단절시키는 수단을 제공한다.

- 논리적 동기 제어, 긴급 데이터 전송, 통신 시스템 간의 회화 기능 등을 제공한다.

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6. 표현 계층 (Presentation Layer)

응용 간의 대화 제어(Dialogue Control)를 담당한다.

응용 계층과 세션 계층 사이에서 데이터 변환을 담당한다.

 

정보의 형식 설정, 암호화, 데이터 압축, 코드 변환, 문맥 관리 등의 기능을 수행한다.

긴 파일 전송 중에 통신 상태가 불량하여 트랜스포트(전송계층) 연결이 끊어지는 경우 처음부터 다시 전송하지 않고 어디까지 전송이 진행되었는지를 나타내는 동기점을 이용하여 오류를 복구한다.

 

유튜브 동영상은 H.264 방식(MP4표준 중 하나)으로 만들어진다.

우리가 어떤 파일을 올리든 유튜브에서 H.264 방식으로 전송하게 된다. 그러면 그 H.264를 내 컴퓨터가 이해할 수 있도록 도와줘야 된다. 내 컴퓨터에도 해당하는 프로세서가 역할을 하기는 하지만, 이 신호를 화면으로 보여줄 수 있도록 하는 것을 표현 계층에서 한다. 말 그대로 프레젠테이션 레이어이니깐.

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7.  응용 계층 (Application Layer) ☆

사용자에게 서비스를 제공한다.

응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.

 

프로토콜 종류

프로토콜 종류

HTTP (웹 브라우저 이용)

FTP (파일 전송)

SMTP (메일 전송)

Telnet (원격 접속)

DNS

즉, 보면 프로그램이 다 있다. 웹 브라우저이용, 파일 이용, 메일 이용, 원격할 무언가 등 프로그램단을 정의하는 것을 응용 계층이다. 

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3. 자동 반복 요청(ARQ : Automatic Repeat reQuest) ☆

통신 경로에서 오류 발생 시 

수신 측은 오류의 발생을 송신 측에 통보하고,

송신 측은 오류가 발생한 프레임을 재전송하는 오류 제어 방식이다.

 

종류
정지-대기 ARQ (Stop-and-Wait ARQ)	● 송신측이 한 블록 전송 후 수신측에서 오류의 발생을 점검 후 에러 발생 유무 신호(ACK/NAK신호)를 보내올 때까지 기다리는 방식이다. ● 수신측에서 에러 점검 후 제어 신호를 보내올 때까지 오버헤드가 효율면에서 가장 부담이 크다. 보내고, 받았음을 알리는것을 반복한다. Sender에서 자료(Data)를 보낸다. Recelver에서 ACK(acknowledge: 받았음을 알린다.)를 보낸다. 만약 못받았으면  NAK (Not acknowledge)신호를 준다.
연속 ARQ(Continuous ARQ)	● Go-Back-N ARQ : 수신측으로부터 NAK 수신 시 오류 발생 이후의 모든 블록을 재전송하는 방식이다. ● 선택적 재전송 ARQ(Selective-Repeat ARQ) : 수신측으로부터 NAK 수신 시 오류가 발생한 블록만 재전송하는 방식이다.(해당하는 오류를 받고 재조립해야된다.)

 

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1. 컴퓨터 네트워크에서 여러 시스템이 데이터를 주고받기 위해 서로 연동할 수 있는 표준화된 인터페이스를 제공하기 위해 프로토콜을 기능별로 7개의 계층으로 나눈 것을 무엇이라고 하는가?

OSI 7 Layer

 

2. OSI 7 계층에서 인접한 두 개의 통신 시스템 간에 신뢰성 있는 효율적인 데이터를 전송할 수 있는 계층으로 전송 데이터의 흐름 제어, 프레임 동기, 오류 제어 등을 수행하는 계층은 무엇인가?

데이터 링크 계층

 

3. OSI-7 Layer에서 링크의 설정과 유지 및 종료를 담당하며, 노드 간의 오류 제어와 흐름 제어 기능을 수행하는 계층은?

① 데이터 링크 계층

② 물리 계층

③ 세션 계층

④ 응용 계층

1번 

 

4. OSI 7계층 중 데이터 링크 계층의 프로토콜에 해당하지 않는 것은?

① HDLC

② HTTP

③ PPP

④ LLC

2번 

 

5. OSI 7계층에서 단말기 사이에 오류 수정과 흐름 제어를 수행하여 신뢰성 있고 명확한 데이터를 전달하는 계층은? 

① 전송 계층

② 응용 계층

③ 세션 계층

④ 표현 계층

1번 

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