[네트워크] Internet Protocol Stack이란? (+ISP란)

정통공 오랭망갑입니다.. 왜냐면 .. 몰라요 바빴음 헷

아무튼 그래서 시험이 얼마 안 남았고 빠르게 .... 진도를 빼겠습니다 껄껄 아직도 2주차인 게 믿기지 않아....

Internet protocol stack에 대해 다루기 전에 ISP에 대해서 개념적으로만 아주 간략하게 짚고 넘어가겠습니다.

왜냐면? 교수님도 그렇게 하셨으니까요. 

 

 

ISP란?

: Internet Service Provider의 약자로 인터넷 서비스들의 네트워크를 상호연결시켜주는 기관이라고 할 수 있습니다. 집이나 다른 기관의 network를 연결해주는 것이죠. 우리가 잘 아는 SK broadband, KT 등이 이것에 속한다고 하면 이해가 빠를 것 같습니다.! ISP는 또 regional ISP와 global ISP로 나뉘는데, 한 지역만 서비스하는 것을 regional ISP라고 하고, 이 ISP를 연결해 global 단위에서 서비스하는 것을 global ISP라고 합니다.

 

-Internet exchange point: ISP 간의 인터넷 트래픽을 원활하게 소통시키기 위한 인터넷 연동 서비스

-peering link: 인터넷 서비스 제공자끼리 서로 네트워크를 연결/ 트래픽을 교환하는 것

 

-Content provider network는 Netflix, Google 등과 같이 그들 고유의 network를 실행하여 서비스나 콘텐츠를 가져올 수 있습니다.

 

---

 

 

Internet Protocol Stack (IP stack)/ (5-layer internet protocol stack)

=> division of the services into different layers provides structure to complex network

: 프로토콜 구조에서 모듈들은 수직 구조(stack)로 놓이는데 수직 구조의 각 계층은 다른 시스템과 통신하는 데 필요한 기능들 중에서 자신과 관련된 부분을 수행합니다.

-> 각 계층은 자신의 바로 하부 계층에서 제공하는 기본 서비스를 이용하며 바로 위 상위 계층에게 서비스를 제공합니다.

 

*자신의 계층을 제외한 다른 계층의 기능에 대한 자세한 사항은 알 필요가 없고, 각 계층이 변경되더라도 다른 계층에는 전혀 영향을 주지 않도록 정의하는 것이 이상적입니다. --> layering의 최대 장점 !

(근데 또 너무 simple한  system이라면 굳이 layering 할 필요 없겠죠.. 오히려 complex한 문제점이 생길지도!)

-Physical Layer(물리계층): 데이터 전송장치(워크 스테이션, 컴퓨터)와 전송 매체 또는 네트워크 사이의 물리적인 인터페이스를 규정 *Twisted pair, optical fiber, satelite, terrestrial micro wave

-Link Layer(데이터링크계층): 동일한 네트워크에 접속된 2개의 종단시스템이 네트워크에 접속하고, 데이터를 배달하는 것을 다룸. *Ethernet, WiFi, ATM, frame relay

-Network Layer(인터넷 계층): 2개의 장치가 다른 네트워크에 접속되어 있는 경우에 상호 연결된 여러 개의 네트워크들을 통과하는 절차를 다룸. *IPv4, IPv6

      +IP(인터넷 프로토콜): 여러 개의 네트워크를 통과하기 위하여 필요한 경로배정 기능 제공

-Transport Layer/Host-to-Host Layer(수송 계층): 종단간의 신뢰/비 신뢰적 전송 서비스를 제공  *TCP,  UCP

-Application Layer(응용 계층): 다양한 사용자 응용을 지원하기 위해 필요한 작업을 다룸.

---

컴퓨터를 이더넷이나 와이파이와 같은 네트워크에 연결시키기 위해서는 네트워크 접속 프로토콜이 사용됩니다.

->호스트는 이 프로토콜을 이용하여 서브네트워크(각 네트워크를 일컫는 말)를 통하여,

다른 호스트에게 데이터를 보내거나, 목적지 호스트가 다른 서브네트워크에 있는 경우 라우터에게 데이터를 전송합니다.

---

*TCP/IP Address Requirement - 2 levels of addressing are needed

1) Each host on a subnetwork must have a unique global internet address

    서브 네트워크상의 모든 호스트는 반드시 유일한 인터넷 주소를 가지고 있어야 한다.

2) Each process with a host must have an address that is unique within the host (=PORT)

    호스트 내의 모든 프로세스는 호스트에서 유일한 주소를 가지고 있어야 한다.

    -> TCP가 올바른 프로세스로 데이터를 전송하는데 이용됨.

 

---

 

 

간단한 예시와 함께 위 그림을 이해해봅시다. 상황은 다음과 같습니다.

[호스트 A의 포트 3과 연결된 프로세스] --------메세지 전송 --------> [호스트 B의 포트 2와 연결된 프로세스]

---

데이터 전송이 어떻게 이루어지는지 그 과정을 같이 알아봅시다. (말이 어려워서 색깔로 구분했는데 가독성이 떨어지는 단점..이..!)

1) A(송신측 프로세스)의 프로세스는 TCP에게 전송하려는 메세지 + 호스트 B의 포트 2에 전송하라는 명령을 넘김

   : 데이터블록

 

2) TCP는 IP에게 메세지 + 호스트 B에게 메세지를 전송하라는 명령을 넘김 (IP는 목적지 포트를 알 필요 없다!!!)

   : TCP segment

*TCP segment= 각 데이터 조각(TCP가 블록을 쪼갤 수 있기 때문에) + TCP header를 붙임.

----------

 

<TCP Header에 포함되는 항목>

-목적지 포트: B(수신측)에 있는 TCP 개체가 세그먼트를 받았을 때, 데이터가 어디로 전달되어야 하는지 알아야 함

-순서번호: TCP는 특정 목적지 포트로 세그먼트를 순차적으로 전송할 경우 번호를 붙임.* 순서에 어긋나게 도착-> B의 TCP가 이를 바로잡음

-체크섬(checksum): 전송 TCP는 세그먼트의 나머지 내용을 연산하여 코드를 만듦

                                  --> 수신 TCP도 똑같은 연산을 하여 수신된 코드와 비교함. 전송 과정에서 오류가 있는지 없는지 확인 가능

----------

 

3) IP는 네트워크 접속 계층으로 메세지 +라우터 J(B로 가기 위해 처음으로 거쳐야 하는 홉)로 전송하라는 명령을 내려보냄

   : IP datagram

*IP datagram= 각 세그먼트 + IP header(목적지 호스트 주소(B)를 포함)

 

4) 네트워크 접속 계층은 자신의 헤더를 붙여서 패킷이나 프레임을 만들며, 이는 서브네트워크를 통해 라우터 J로 전송됨.

  *Packet header(Network header): 데이터가 서브 네트워크를 지나는 데 필요한 정보가 담겨있음.

 

5) 라우터 J는 패킷 헤더를 떼네고 IP 헤더를 조사함. IP 헤더에 있는 목적지 주소 정보를 바탕으로 라우터에 있는 IP 모듈은 datagram을

네트워크 2(위의 2.4 그림에서)를 통하여 B로 보냄.

 

6) 위의 과정과 반대로 각 계층에서 해당 헤더가 제거되고, 마지막으로 사용자 데이터가 목적지 프로세스에 전달됨.

이 그림을 보면 .. 이해가 좀 더 쉬울지도 모르겠습니다. 헤더를 각 계층마다 차곡 차곡 쌓았고 제거할 땐 반대로 하나씩 제거해줘야 하니까

source와 destination의 화살표 방향이 반대인 것 이해하시죠?

 

무튼 전송 과정을 머릿속으로  시뮬레이션 돌려봐야만 이해하기 쉬울 것 같아요.. 줄줄 그래도 할 수 있서요 힘내자구 빠팅!

 

 

 

 

참고한 자료: <데이터 통신 및 컴퓨터 통신 제 10판> , William Stallings 지음, 김종근 외 3명 옮김