OSI 참조 모델과 TCP/IP

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AMAN2002 를 이용한

TCP/IP 프로토콜 분석 및 네트워크 프로그래밍

OSI 참조 모델과 TCP/IP

2003. 3.

Chapter 1:

2제 1 장 OSI 참조 모델과 TCP/IP

AMAN2002 를 이용한 TCP/IP 프로토콜 분석 및 네트워크 프로그래밍 www.nms4you.com

수업 목표 Protocol 의 정의 주요 용어 정리 OSI 참조 모델과 TCP/IP 의 비교 프로토콜 캡슐화 및 역캡슐화 패킷 교환과 회선교환 TCP/IP 인터넷의 등장 배경 및 설계 이념 TCP/IP 에서의 주소 표현 ( 물리 주소 , IP 주소 ,

Port 번호 ) 서브네팅과 슈퍼네팅 라우팅



용어 정리 SAP (Service Access Point) PDU (Protocol Data Unit) Frame IP Packet IP Datagram TCP Segment Message PSTN (Public Switched Telephone Network) ISDN (Integrated Services Digital Network) 토폴로지 (Topology)



국제 표준화 기구 ITU-T( 구 CCITT)

전화 팩시밀리 , 공중 데이터 통신망 기술들의 표준화 담당

ISO 데이터 통신 프로토콜 및 컴퓨터 통신 프로토콜의

표준화 , OSI(Open systems Interconnection) 7계층을 담당

IEEE 근거리 데이터통신망 LAN(Local Area Network) 의

하위 2 계층 ( 물리계층 , 데이터 링크계층 ) 의 표준화 담당



프로토콜 (Protocol)

정확한 정보전달을 위한 일련의 표준화된 절차 및 규범

무전기의 예 Over: 송신 완료 통지 Roger: 수신 완료 통지

프로토콜의 계층적 분류 ISO 의 OSI(Open System Interconnection) IETF 의 TCP/IP Protocol Suite IBM 의 SNA(System Network Architecture)



프로토콜 분류의 필요성 복잡한 네트워킹 기능을 모듈화 프로토콜들 간의 관계 정립 가능 이종 프로토콜 집단 간의 비교 가능

TCP

UDPHTTP

FTPEthernet v2

IPEthernet v2

IP

TCP, UDP

HTTP, FTP



OSI 참조 모델 목표

이기종 컴퓨터 간에도 통신이 가능한 개방형 시스템 상호 접속 모델 (OSIRM: Open System

Interconnection Reference Model) 제시 개념적인 모델 ( 실제 구현에서 반드시 지킨다고 볼 수

없음 )

표준화 기관 ISO(International Organization for

Standardization) ITU(International Telecommunication Union)



OSI 참조 모델

응용 계층

표현 계층

세션 계층

전송 계층

네트워크 계층

데이터링크 계층

물리 계층

응용 계층

표현 계층

세션 계층

전송 계층

네트워크 계층


물리 계층

네트워크 계층


물리 계층물리계층 프로토콜

데이터링크계층 프로토콜

네트워크계층 프로토콜

물리계층 프로토콜

데이터링크계층 프로토콜

네트워크계층 프로토콜

전송계층 프로토콜

세션계층 프로토콜

표현계층 프로토콜

응용계층 프로토콜

Upper

Layers

Lower

Layers

전송 매체 전송 매체

IMB PC MacintoshRouter

Internet



OSI 참조 모델에서의 정보 교환( 켑슐화 및 역켑슐화 )

L2

L3

L4

L5

L6

L7

L1

L7 데이터

L7 데이터H6

L6 데이터 H5

L5 데이터 H4

L4 데이터 H3

L3 데이터 H2

1 0 1 0 0 0 1 … 0 0 0 1 0

T2 L2

L3

L4

L5

L6

L7

L1

근원지 목적지라우터

Internet

L2

L3

L1정보의 흐름

L7 데이터

L7 데이터H6

L6 데이터 H5

L5 데이터 H4

L4 데이터 H3

L3 데이터 H2

1 0 1 0 0 0 1 … 0 0 0 1 0

T2

10

제 1 장 OSI 참조 모델과 TCP/IP


OSI 계층별 기능 : 물리 계층 물리 계층의 기능

정보를 물리적인 전송 매체 ( 구리선 , 동축케이블 , 광케이블 등 ) 를 통해 전송

기계적 , 전기적 , 기능적 , 절차적 규격

L2 데이터

1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1물리계층


L2 데이터

1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1물리계층


전송매체 : SAP(Service Access Point)

11



OSI 계층별 기능 : 데이터 링크 계층

데이터 링크 계층의 기능 인접 통신 장치간의 신뢰성 있는 정보 전송 보장 프레임 수신 확인 , 프레임화 , 동기화 , 순서제어 ,

매체 접근제어 , 흐름제어 , 에러제어 , 물리 주소 지정

L3 데이터

1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0


1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0


: SAP(Service Access Point)

T2 H2

L3 데이터

물리계층

네트워크계층

L3 데이터T2 H2

L3 데이터

물리계층

네트워크계층

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OSI 계층별 기능 : 네트워크 계층

네트워크 계층의 기능 여러 네트워크를 거쳐 데이터를 전송 라우팅 , 스위칭 기능 제공

: SAP(Service Access Point)

L4 데이터

L3 데이터

네트워크 계층

H3

L4 데이터

데이터링크계층

전송계층

L4 데이터

L3 데이터

H3

L4 데이터

네트워크 계층


전송계층

13



OSI 계층별 기능 : 전송 계층

전송 계층의 기능 근원지에서 송신한 데이터를 목적지까지 전달 종단 프로세스간 투명한 데이터 전송 보장

L4 데이터

전송계층

H4

L5 데이터

네트워크계층

세션계층

H4 H4

L4 데이터

L4 데이터

L4 데이터

전송계층

H4

L5 데이터

네트워크계층

세션계층

H4 H4

L4 데이터

L4 데이터

14



OSI 계층별 기능 : 세션 계층

세션 계층의 기능 사용자 위주의 논리적인 연결 서비스 제공 전이중 (full-duplex), 반이중 (half-duplex), 단방향

(simplex) 전송 모드

L5 데이터

세션계층

H5

L6 데이터

전송계층

표현계층

syn syn syn

L5 데이터

세션계층

H5

L6 데이터

전송계층

표현계층

syn syn syn

15



OSI 계층별 기능 : 표현 계층

표현 계층의 기능 정보의 코드화 체계를 통일 데이터의 압축 / 압축 해제

L6 데이터

표현계층

H6

L7 데이터

세션계층

응용계층

암호화 ,압축된 데이터

L6 데이터

표현계층

H6

L7 데이터

세션계층

응용계층

암호화 ,압축된 데이터

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OSI 계층별 기능 : 응용 계층

응용 계층의 기능 사용자 인터페이스 제공 웹 , 전자우편 , 원격파일 접근 , 디렉토리 서비스…

응용계층

L7 데이터

응용계층

L7 데이터

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네트워크의 분류 거리에 의한 분류

근거리 통신망 (LAN: Local Area Network) 대도시 통신망 (MAN: Metropolitan Area Network) 광역 통신망 (WAN: Wide Area Network)

주요 LAN 구축 기술 Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet…

주요 WAN 구축 기술 ATM, PSTN, PSDN, Frame Relay, ISDN, Leased

line…

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토폴로지 (Topology) 네트워크를 구성하는 노드와 노드들간의 연결 상태에 대한 기하학적

배치

버스 (bus) 토폴로지

: 노드 : 링크

링 (ring)토폴로지

스타 (star)토폴로지

계층적 트리 (tree)토폴로지

메시 (mesh)토폴로지

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인터넷과 TCP/IP

초기 : 전용선을 이용한 종단간 회선교환 네트워크 1968: ARPAnet

미 국방성 (DOD) 의 ARPA (Advanced Research Projects Agency)

패킷 교환 네트워크 IPv4 개발 : 견고한 네트워크 , 이종 네트워크 통합 .

현재 : Internet ARPAnet 에 각종 네트워크들이 연결 ISP, IAP 등장 교육 , 상업 , 개인 등 여러 목적에 사용

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TCP/IP 프로토콜 집합 TCP/IP Protocol suite

인터넷 표준 프로토콜 계층 구분이 OSI 참조 모델과 정확히 일치하지 않음 . TCP, IP 및 UDP, ARP, ICMP, SMTP 등 다양한

프로토콜의 집합체 (suite)

애플리케이션 계층(Application Layer)

트랜스포트 계층(Transport Layer)

네트워크 계층(Network Layer)

네트워크 인터페이스 계층(Network Interface Layer)

TCP/IP 프로토콜 계층

Telnet FTP SMTP DNS SNMP

TCP UDP

IP, ARP, ICMP, IGMP

Ethernet Token Ring Frame Relay ATM

TCP/IP 프로토콜 집합

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TCP/IP 프로토콜 계층 네트워크 인터페이스 계층

OSI 7 계층의 데이터 링크 계층과 물리 계층에 해당 Ethernet, Token ring, 무선 LAN, X.25, Frame relay…

인터넷 계층 OSI 7 계층의 네트워크 계층에 해당 IP, ARP, ICMP, IGMP…

전송 계층 OSI 7 계층의 전송 계층에 해당 TCP, UDP

응용 계층 OSI 7 계층의 세션 , 표현 , 응용 계층에 해당 HTTP, FTP, SMTP, Telnet…

OSI 7 계층 TCP/IP 프로토콜 계층

인터넷계층

네트워크인터페이스계층

트랜스포트계층

애플리케이션계층

물리계층


네트워크계층

트랜스포트계층

세션계층

프레젠테이션계층

애플리케이션계층

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TCP/IP 에서의 주소 표현 물리 주소

네트워크 인터페이스 계층에서 사용 IP 주소

인터넷 계층에서 사용 Port 번호

트랜스포트 계층에서 사용

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물리 주소 표현

0000 0000 0100 0000 1101 0000 0001 0101 1000 0001 1100 0101

Universally/locally administered bit

MAC 주소 (16 진수 표현 ) : 00-40-D0-15-81-C5

제조회사 식별번호 카드의 일련번호

Intel: 00-A0-C9 3Com: 00-50-DA Realtek: 00-40-D0

대표적인 제조회사 식별 번호의 예

1 24 25 48

물리 주소란 ? 데이터링크계층의 MAC 계층에 의해 사용되는 48 비트의 하드웨어

주소

* AMAN2002 온라인 도움말의 “ OUI 코드 목록” 참조

24



IP 주소 표현

1 8 9 16 17 24 25 32

네트워크 ID 호스트 ID

네트워크 ID

네트워크 ID

호스트 ID

호스트 ID

0

1 0

1 1 0

멀티케스트 주소 (multicast address)1 1 01

장래 사용 예정 (reserved for future use)1 1 1 1

Class A

Class B

Class C

Class D

Class E

네트워크 ID 호스트 ID클래스 종류

32 비트

IP 주소의 구조 32 비트로 구성 , 10 진 도트표기법 사용 논리적인 네트워크 규모에 따라 클래스 별로 IP 주소 부여

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포트 주소 ( 포트 번호 ) 목적

멀티프로세싱 시스템에서 통신하는 프로세스를 구분하기 위해 사용되는 16bit 크기의 번호

종류 공인 포트 (Well-known port) 등록된 포트 (Registered port) 동적 포트 (Dynamic port)

26



서브넷팅 (Subnetting)

165.229.1.0

서브네트워크

165.229.1.20

165.229.1.27

165.229.1.100

165.229.3.0

서브네트워크

165.229.3.50165.229.3.29

165.229.3.140

165.229.46.0

서브네트워크

165.229.46.50

165.229.46.29

165.229.46.140

라우터

165.229.0.0

인터넷

네트워크

서브넷 (Subnet), 서브네트워크 (subnetwork) 하나의 네트워크를 관리하기 쉽도록 논리적으로 나누어 만든 작은

규모의 네트워크

27



수퍼네팅 (Supernetting)

211.214.135.38211.214.135.60

211.214.135.18 211.214.132.47

211.214.132.100

211.214.133.64211.214.133.14 211.214.133.84 211.214.134.64

211.214.132.0수퍼네트워크

인터넷

211.214.134.64

211.214.132.12

클래스 C 네트워크 주소(211.214.135.X)

클래스 C 네트워크 주소(211.214.132.X)

클래스 C 네트워크 주소(211.214.133.X)

클래스 C 네트워크 주소(211.214.134.X)

작은 네트워크 여러 개를 묶어서 하나의 큰 네트워크로 통합

28



라우팅 (Routing)

패킷을 전송하기 위해 가장 적합한 경로를 선정하는 것

S0

S1

S2

211.214.138.0 165.229.127.0

192.168.30.0

목적지 주소 출력포트

165.229.127.0 S1

211.214.138.0 S0

192.168.30.0 S2

라우팅 테이블

발신지

목적지

(211.214.138.100)

(192.168.30.200)

발신지 주소목적지 주소

29



직접 전달과 간접 전달 패킷이 최종 목적지로 전송되는지 아니면

라우터로 전송되는지에 따른 분류

라우터 1 라우터 2

호스트 1 호스트 3호스트 2 호스트 4

간접 전달 직접 전달

허브

직접전달

직접전달

크로스케이블

(a)

(b)

(c)

30



라우팅 방법 : Next-Hop routing

목적지 경로

호스트 B R1, R2, 호스트 B

호스트 A 의 라우팅 테이블

목적지 경로


라우터 R1의 라우팅 테이블

목적지 경로



a) 경로에 기반 한 라우팅 테이블

목적지 다음 홉

호스트 B R1



호스트 B R2



호스트 B ---


b) 다음 홉에 기반 한 라우팅 테이블

NetworkNetwork

NetworkNetwork

NetworkNetwork

호스트 A 호스트 B

라우터 R1 라우터 R2

라우팅 테이블의 크기를 작게 만들기 위한 기술 특정 라우터는 다음 라우터 (Next-Hop) 의 주소만 가짐

31



라우팅 방법 : Network-Specific routing

같은 네트워크에 연결된 모든 호스트를 하나의 엔티티로 취급

Network 1Network 1

Network 2Network 2

AB C

DS


A R1B R1C R1D R1


N2 R1

a) 호스트 지정 라우팅에 기반 한 호스트 S 의 라우팅 테이블

b) 네트워크 지정 라우팅에 기반 한 호스트 S 의 라우팅 테이블

R1

32



라우팅 방법 : Host-Specific routing

A

Network 2Network 2

Network 3Network 3

B


호스트 B R3Network 2 R1Network 3 R3… …


Network 1Network 1

R1

R2

R3

Network-Specific routing 의 반대 개념 라우팅 테이블에 네트워크에 속한 각 호스트의 주소를 가짐 경로 점검 및 보안을 위한 경우 사용

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라우팅 방법 : Default routing

A

Network 1Network 1

Network 2Network 2


Network 2 R1… …Default R2


Internet

R1

R2 디폴트 라우터

인터넷 상의 모든 네트워크를 대신하여 0.0.0.0 으로 된 디폴트 엔트리를 가짐

34



참고 문헌 서승호 외 , AMAN2002 를 이용한 TCP/IP 프로토콜 분석 및 네트워크

프로그래밍 , 정익사 , 2002. 김영탁 외 , 데이터통신 및 컴퓨터 망 , 정익사 , 1999. Behrouz Forouzan, TCP/IP Protocol Suite, McGraw-Hill, 1999. Behrouz Forouzan, Introduction to Data Communications and

Networking McGraw-Hill, 1999. Fred Halsall, Data Communications, Computer Networks and Open

Systems, Addison Wesley Publishing Co., 1996. http://www.iana.org/numbers.html RFC 1700, Assigned Numbers, 1994. Jim Lorenz, CNAP Cisco Networking Academy Program: First-Year,

Cisco Systems Inc. 2002. Jeff Doyle, CCIE Professional Development: Routing TCP/IP Vol. 1, Cisco

Systems Inc. 2000. ITU-T Rec. X.200, Information technology - Open Systems

interconnection – Basic Reference Model: Conventions for the definition of OSI services, 1993.

Stevens, UNIX Network Programming, 2nd Edition, Prentice Hall, 1998.

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