#5 통신 프로토콜

1. 통신 프로토콜(Communication Protocol)의 정의
: 서로 다른 기기들 간의 데이터 교환을 원활하게 수행할 수 있도록 표준화시킨 통신 규약
: 통신을 제어하기 위한 표준 규칙과 절차의 집합으로 하드웨어와 소프트웨어, 문서를 규정

- 기본요소

1. 구문(Syntax)
: 전송하고자 하는 데이터의 형식, 부호화, 신호 레벨 등을 규정

2. 의미(Semantics)
: 두 기기간의 효율적이고 정확한 정보 전송을 위한 협조사항과 오류관리를 위한 제어정보를 규정

3. 시간(Timing)
: 두 기기 간의 통신 속도, 메시지의 제어 등을 규정


- 기능

1. 단편화와 재결합

- 단편화(Fragmentation)
: 송신 측에서 전송할 데이터를 전송에 알맞은 일정크기의 작은블록으로 자르는 작업

- 재결합(Reassembly)
: 수신 측에서 단편화된 블록을 원래의 데이터로 모으는 작업

2. 캡슐화(Encapsulation), 요약화
: 단편화된 데이터에 송수신지 주소, 오류 검출 코드, 프로토콜 기능을 구현하기 위한 프로토콜 제어 정보 등의 정보를 부가하는 것으로, 요약화하라고 한다

3. 흐름 제어(Flow Control)
: 수신 측의 처리 능력에 따라 송신 측에서 송신하는 데이터의 전송량이나 전송속도를 조절하는 기능

4. 오류 제어(Error Control)
: 전송중에 발생하는 오류를 검출하고 정정하여 데이터나 제어정보의 파손에 대비하는 기능

5. 동기화(Synchronization), 동기제어
: 송수신 측이 같은 상태를 유지하도록 타이밍(Timing)을 마추는 기능

6. 순서 제어(Sequencing)
: 전송되는 데이터 블록(PUD)에 전송 순서를 부여하는 기능으로, 연결 위주의 데이터 전송방식에만 사용

7. 주소 지정(Addressing)
: 데이터가 목적지까지 정확하게 전송될 수 있도록 목적지이름, 주소, 경로를 부여하는 기능

8. 다중화(Multiplexing)
: 한 개의 통신 회선을 여러 가입자들이 동시에 사용하도록 하는 기능

9. 경로 제어(Routing), 라우팅
: 송수신 측 간의 송신 경로 중에서 최적의 패킷 교환 경로를 설정하는 기능

10. 전송 서비스
: 전송하려는 데이터가 사용하도록 하는 별도의 부가 서비스


2. OSI 참조 모델 (Open System Interconnection)
: 다른 시스템간의 원활한 통신을 위해 ISO(국제 표준화 기구)에서 제안한 통신 규약
: 개방형 시스템(Open System)간의 데이터 통신 시 필요한 장비 및 처리 방법 등을 7단계로 표준화하여 규정

- OSI 7계층
1. 하위계층 ( 물리 계층 -> 데이터링크 계층 -> 네트워크 계층)
2. 상위계층 ( 전송 계층 -> 세션 계층 -> 표현 계층 -> 응용 계층)

- OSI 7계층의 기능
1. 물리 계층(Physical Layer)
: 물리 계층은 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성에 대한 규칙을 정의
: 물리적 전송 매체와 전송 신호 방식을 정의하며, RS-232C, X.21등의 표준이 있다

2. 데이터링크 계층(Data Link Layer)
: 두 개의 인접한 개방 시스템들 간에 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 함
: 오류의 검출 및 복구, 프레임의 순서제어, 프레임의 시작과 끝 구분
: 물리적 계층의 신뢰도를 높여 주고 링크의 확립 및 유지할 수 있는 수단을 제공
: HDLC, LAPB, LLC, LAPD, PPP 등의 표준이 있다

3. 네트워크 계층(Network Layer, 망 계층)
: 개방 시스템들 간의 네트워크 연결을 관리하는 기능과 데이터의 교환 및 중계 기능을 함
: X.25, IP 등이 있음
: 경로선택

4. 전송 계층(Transport Layer), 트랜스포트 계층
: 논리적 안정과 균일한 데이터 전송 서비스를 제공함으로써 종단 시스템(End-to-End)간에 투명한 데이터 전송을 가능하게 한다
: 종점간에 오류수정과 흐름제어를 수행 신뢰성있고 투명한 데이터 전송 기능
: TCP, UDP 등의 표준이 있다

5. 세션 계층(Session Layer)
: 세션 계층은 송수신 측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당하는 계층
: 회화기능, 소동기점, 대동기점, 체크점

6. 표현 계층(Presentation Layer)
: 표현 계층은 응용 계층으로 부터 받은 데이터를 세션 계층에 보내기 전에 통신에 적당한 형태로 변환하고, 세션 계층에서 받는 데이터는 응용 계층에 맞게 변환하는 기능
: 암호화, 데이터 압축, 코드변환 기능

7. 응용 계층(Application Layer)
: 응용 계층은 사용자(응용 프로그램)이 OSI환경에 접근할 수 있도록 서비스를 제공

* RS-232C: 정보통신에서 데이터 회선종단장치와 터미널사이의 물리적 전기적 접속규격

3. X.25
- 특징
: X.25는 ITU-T에서 제정한 국제 표준 프로토콜로, 우수한 호환성을 가진다
: 연결형 프로토콜로 흐름제어, 오류 제어 등의 기능이 있음
: 강력한 오류 체크 기능으로 신뢰성이 높다
: 한 회선에 장애가 발생하더라도 정상적인 경로를 선택하여 우회 전송 가능
: 디지털 전송을 기본으로 하므로 전송 품질이 우수
: 가상회선방식을 이용하여 하나의 물리적 회선에 다수의 논리적 채널을 할당하여 효율성多
: X.25의 모든 패킷은 최소 3옥텟의 헤더를 갖는다
: 축적 교환방식을 사용하므로, 전송을 위한 처리지연이 발생할 수 있음

- 계층구조
1. 물리계층
: 단말장치(DTE)와 패킷 교환망(DCE)간의 물리적 접속에 관한 인터페이스를 정의하는 계층으로 X.21을 사용

2. 프레임 계층(링크계층)
: OSI 7계층의 데이터 링크 계층에 해당
: 전송 제어를 위해 HDLC 프로토콜의 변형인 LAPB를 사용
: 다중화, 순서제어, 오류제어, 흐름제어 기능을 한다
: 패킷의 원활한 전송을 위해 데이터 링크의 제어를 수행하는 계층으로, 링크 계층

3. 패킷 계층(네트워크 계층)
: OSI 7계층의 네트워크 계층에 해당
: 데이터 전송시 오류제어, 순서제어, 흐름제어 등의 데이터 전송 제어 기능을 수행
: 호(Call)를 설정한 후 호해제 시까지 가상 회선을 이용하여 통신 경로를 유지하므로, 패킷을 끝까지 안전하게 전송할 수 있음

- 패킷계층의 수행절차
: 호 설정(Call Setup) -> 데이터 전송(Data Transfer) -> 호 해제(Call Cleaning)


4. TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocal)
: 인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터를 주고 받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜

- 특징
: TCP/IP는 1960년대 말 ARPA에서 개발하여 ARPANET(1972)에서 사용하기 시작
: TCP/IP는 UNIX의 기본 프로토콜로 사용되었고, 현재 인터넷 범용 프로토콜로 사용
: TCP/IP는 다음과 같은 기능을 수행하는 TCP 프로토콜과 IP프로토콜이 결합된것을 의미


- 구조

1. 응용계층
: FTP(File Transfer Protocol) - 파일 전송 서비스
: SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) - 전자우편을 교환하는 서비스
: TELNET - 가상 터미널 서비스(원격접속)
: SNMP(Simple Network Management Protocol) - 간이 망 관리 프로토콜
: DNS(Domain Name Service) - 도메인 네임을 ip주소로 매핑하는 서비스


2. 전송계층
1) TCP (Transmission Control Protocol)
: 양방향 연결(Full Duplex Connection)형 서비스를 제공
: 가상 회선 연결(Virtual Circuit Connection)형태의 서비스를 제공
: 스트림 위주의 전달(패킷 단위)을 하고, 신뢰성 있는 경로를 확립하고 메시지 전송을 감독하고 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어 기능을 한다
: 패킷의 분신, 손상, 지연이나 순서가 틀린 것등이 발생할 때 투명성이 보장되는 통신을 제공한다.
: 헤더에 긴급포인터, 순서번호, 체크섬의 정보 포함

2) UDP(User Datagram Protocol)
: 데이터 전송 전에 연결을 설정하지 않는 비연결형 서비스를 제공
: TCP에 비해 상대적으로 단순한 헤더 구조를 가지므로, 오버헤드가 적다
: 고속의 안정성 있는 전송 매체를 사용하여 빠른 속도를 필요로 하는 경우, 동시에 여러 사용자에게 데이터를 전달할 경우, 정기적으로 반복해서 전송할 경우 사용한다
: 실시간 전송에 유리하며, 신뢰성 보다는 속도가 중요시되는 네트워크에 사용

3) RTCP(Real-Time Control Protocol)
: RTP패킷의 전송 품질을 제어하기 위한 제어 프로토콜이다
: 세션에 참여한 각 참여자들에게 주기적으로 제어 정보를 전송
: 하위 프로토콜은 데이터 패킷과 제어 패킷의 다중화(Multiplexing)를 제공
: 데이터 전송을 모니터링하고 최소한의 제어와 인증 기능만 제공
: RTCP패킷은 항상 32비트의 경계로 끝난다


3. 인터넷계층
1) IP(Internet Protocol)
: 전송할 데이터에 주소를 지정하고, 경로를 설정하는 기능을 한다
: 비연결형인 데이터그램 방식을 사용하는 것으로 신뢰성이 보장되지 않는다

2) ICMP(Internet Control Message Protocol, 인터넷 제어 메시지 프로토콜)
: IP와 조합하여 통신중에 발생하는 오류의 처리와 전송 경로 변경등을 위한 제어 메시지를 관리하는 역할을 하여, 헤더는 8Byte로 구성

3) IGMP(Internet Group Management Protocol, 인터넷 그룹 관리 프로토콜)
: 멀티캐스트를 지원하는 호스트나 라우터 사이에서 멀티캐스트 그룹 유지를 위해 사용

4) ARP(Address Resolution Protocol, 주소 분석 프로토콜)
: 호스트의 IP주소를 연결된 네트워크 접속 장치의 물리적 주소(MAC Address)로 바꿈

5) RARP(Reverse Address Resolution Protocol)
: ARP와 반대로 물리적 주소를 IP주소로 변환하는 기능을 한다


4. 네트워크 엑세스 계층
1) Ethernet(IEEE 802.3)
: CSMA/CD방식의 LAN

2) IEEE 802
: LAN을 위한 표준 프로토콜

3) HDLC
: 비트 위주의 데이터 링크 제어 프로토콜

4) X.25
: 패킷 교환망을 통한 DTE와 DCE간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜

5) RS-232C
: 공중 전화 교환망(PSTN)을 통한 DTE와 DCE간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜

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