[정보처리기능사 실기 요약] 네트워크 2. OSI 7 계층 및 프로토콜

1. 네트워크 장비

* 네트워크 장비

 : 하나 이상의 네트워크를 상호연결하는 장비

* LAN (Local Area Network, 근거리 네트워크)  : 구내나 동일 건물 내에서 프로그램, 파일 또는 주변장치 등 자원을 공유할 수 있는 컴퓨터 통신망

 

허브 (Hub)	컴퓨터 연결 장치
리피터 (Repeater)	신호 증폭
브리지 (Bridge)	동종 LAN 연결
라우터 (Router)	네트워크 연결 + 경로 설정
게이트웨이 (Gateway)	프로토콜이 전혀 다른 네트워크 사이를 결합 (출입구)
랜카드 (LANcard)	외부 네트워크와 가장 빠른 속도로 접속하고 데이터를 주고 받을수 있게 컴퓨터 내에 설치되는 확장카드

 

 

2. OSI 7계층 및 프로토콜

* OSI 7계층 (Open System Interconnection 7 Layer)

 : 다른 시스템 간의 원활한 통신을 위해 ISO(국제표준화기구)에서 제안한 7단계 표준화 프로토콜

- 프로토콜 (Protocol) : 컴퓨터 통신에서 컴퓨터 상호간에 데이터를 송수신하기 위한 통신 규약

 

1. 계층화(부품화, 모듈화) 개념 이해하기

- 자동차, 컴퓨터 (모듈화 vs 단일화) : 호환(통신) 효율적, 독립성 유지, 상호 작용 최소화

컴퓨터 시스템	OSI 7 계층
응용 계층 (S/W)	상위 계층	응용 계층	사용자 프로그램 (ex. 카카오톡)
		표현(프리젠테이션) 계층	데이터 표현 규정 (암호화, 코드)
		세션 계층	데이터 교환을 관리하기 위한 규정 (대화 제어)
인터페이스 계층 (O/S)		전송(트랜스포트) 계층	실제 전송을 하기위한 규정 (주소 설정)
	하위 계층	네트워크 계층	여러 컴퓨터 간 데이터 동신 규정 (경로 선택, 교환 기술)
물리 계층 (H/W)		데이터 링크 계층	두 컴퓨터 간 데이터 통신 규정 (오류 제어, 흐름 제어)
		물리 계층	물리적인 연결 방식 (케이블)

 

1. 물리 계층

- 전송에 필요한 장치 간의 접속과 단절 등 기계적, 전기적 특성에 대한 규칙을 정의

* 1계층 장비 : ① 리피터 ②허브 * 1계층 프로토콜 - RS-232C : EIA(미국전자공업협회)에서 규정한 접속규격 (ex. 프린터연결 케이블) - V.24 : ITU-T(국제전기통신연합 전기통신표준화부분)에서 규정한 접속규격

 

2. 데이터 링크 계층

- 두개의 인접 시스템 간에 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 지원

- 흐름제어, 프레임의 동기화, 오류제어, 에러검출 및 정정, 순서 제어

* 2계층 장비 : ① 브리지(S/W, 저속),스위치(H/W,고속) : 두개의 LAN이 데이터링크 계층에서 서로 결합된 경우 이들을 연결하는 요소 ② 랜카드   * 2계층 프로토콜 ① HDLC (High-level Link Control, 비트 프레임 동기 방식)   : 각 프레임에 비트열을 삽입해서 전송을 제어 ② LAPB (Link Access Protocol Balanced, 평형 링크접속 프로토콜) ③ LLC (Logical Link Control, 논리적 링크 제어)   : IEEE 8022.2 표준으로 규정하는 각종 연결 방식에서 공통으로 사용하는 통신규약 ④ MAC ( Media Access Control, 매체 접근 제어)   : LAN에서 하나의 통신 회선을 여러 단말장치들이 원활하게 공유할수 있도록해주는 방식 ⑤ PPP (Point-To-Point Protocol, 점대점 통신 규약)   : 두 통신 노드간의 직접적인 연결

 

3. 네트워크 계층

- 개방 시스템들 간의 네트워크 연결을 관리하는 기능과 데이터의 교환 및 중계 기능

- 교환 기술, 경로설정, 패킷 정보 전송

- 패킷(Packet) : 메시지를 일정한 비트 수로 분할하여 송수신측 주소와 제어 정보등을 부가하여 만든 데이터 블록

* 3계층 장비 : 라우터   * 3계층 프로토콜 ① IP (Internet Protocol) : 패킷 분해/조립, 주소지정, 경로선택기능 -      비연결형 서비스 ( 안정성 ↓) ② ICMP (Internet Control Message Protocol)   : TCP/IP에서 신뢰성 없는 IP를 대신하여 송신 측으로 네트워크의      IP상태 및 에러 메시지를 전달해주는 프로토콜 ③ IPv4, IPv6 ④ IPX (Internetwork Packet Exchange, 망간 패킷 교환)   : 미국 노벨(Novell)사의 프로토콜 ⑤ X.25 : 패킷 교환망 프로토콜

 

* 라우팅 방식

  - 라우팅 (Routing) : 어떤 네트워크 안에서 통신데이터를 보낼 때 최적의 경로를 선택하는 과정 

1. 내/외부 라우팅

1 ) IGP (Interior Gateway Protocol)

 - 자율 시스템 내부에서만 이루어지는 라우팅 프로토콜

- 프로토콜 종류 : RIP, IGRP, OSPF

* 자율 시스템 (AS : Autonomous System)  : 하나의 도메인 (회사)에 속하는 라우터들의 집합

2 ) EGP (Exterior Gateway Protocol)

   - 자율 시스템 간 라우팅 프로토콜

   - 프로토콜 종류 : BGP

* RIP (Routing Information Protocol, 경로선택정보 프로토콜)  - 거리 벡터 기반 라우팅 프로토콜  - 경유하는 라우터의 대수(홉수)에 따라 최단 경로를 동적으로 결정     -> 최적의 경로가 아닌 경우 발생  - 30초 주기로 전체 라우팅 정보 갱신     -> 변화 업데이트 시 많은 시간 소요 -> 소규모 동종 네트워크에 적합  - 최대 홉 수를 16미만으로 제한 -> 대규모네트워크에 사용할 수 없음

 

* IGRP (Interior Gateway Routing Protocol, 내부 경로 제어 프로토콜)  : RIP의 문제점 개선을 위해 시스코에서 개발 - 네트워크 상태를 고려하여 라우팅(대역폭, 속도 등) -> 중규모 네트워크에 적합   * OSPF (Open Shortest Path First, 최단 경로 우선 프로토콜)  : RIP(경로 선택 정보 프로토콜)의 난점을 해결 -> 발생한 변경 정보에 대해 RIP보다 빠른 업데이트  - 인터넷망에서 이용자가 최단 경로를 선정할 수 있도록 라우팅 정보에 노드 간의 거리정보, 링크 상태 정보를 실시간으로 조합하여 최단 경로로 라우팅을 지원하는 프로토콜  - 경로 수에 제한이 없으므로 대규모 네트워크에 사용  - Link State 방식 (링크 상태 알고리즘) : 라우팅 정보에 변화가 생길 경우, 변화된 정보만 네트워크 내의 모든 라우터에게 알리는 방식 (OSPF가 대표적)   * BGP (Border Gateway Protocol, 경계 게이트웨이 프로토콜)  : EGP의 단점 (다른 도메이 사이에 라우팅시 속도 문제점, 보안과 제어가 본래 목적)을 보완  - 여러 자율 시스템 (Autonomous System)간에 라우팅 정보를 교환 -> 규모가 큰 네트워크의 상호연결 -> 인터넷 서비스 업체 (ISP : Internet Service Provider)간의 상호 라우팅  - 발전된 형태의 거리 벡터 라우팅 프로토콜

 

4. 전송 (Transport) 계층

- 종단 시스템 (End-to-End, 단말기) 간에 신뢰성 있는 데이터 전송 가능

- 주소 설정, 다중화

- 전송 서비스 단계 : 연결 설정 -> 전송 -> 연결해제

* 다중화 : 여러 호스트의 데이터를 하나의 가상 회선에 실어 전송하는 것   * 4계층 장비 : 게이트웨이   * 4계층 프로토콜 ① TCP (Transmission Control Protocol) : 가상 회선 연결 형태 -> 신뢰성 (안정성)↑ ② UDP (User Datagram Protocol) : 비연결 형태 -> 신뢰성 ↓ , 속도 ↑ (실시간 전송 유리)

 

5. 세션 (Session) 계층

- 대화(회화) 제어, 통신하는 사용자들을 동기화, 동기 조절

* 동기 (Synchronization) : 데이터의 전송측과 수신측의 타이밍을 맞추는 것   * 5계층 장비 : PC

 

6. 표현 (Presentation) 계층

- 서로 다른 데이터 표현 형태를 갖는 시스템 같의 상호접속을 위해 필요한 계층

- 코드 변환, 구문 검색, 암호화, 형식 변환, 압축

* 6계층 장비 : PC   * 6계층 프로토콜 ① JPG, MPEG-4 : 압축 프로토콜

 

7. 응용 (Application) 계층

- 사용자가 OSI 환경에 접근할 수 있도록 서비스 제공

* 7계층 장비 : PC   * 7계층 프로토콜 ① HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) : 하이퍼텍스트를 기반으로 멀티미디어(문자, 그림, 동화상, 음성)을 볼 수 있도록 하는 서비스 ② TELNET : 원격 접속 (가상 터미널) ③ FTP (File Transfer Protocol) : 파일 전송 ④ DNS (Domain Name System) : IP 주소와 호스트 이름(도메인 네임)간의 변환을 제공하는 시스템 ⑤ DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol, 동적 호스트 구성 프로토콜)   : IP주소 부족 문제를 해결하기 위해 만들어진 프로토콜로, 사용 가능한 IP 주소의 개수보다 더 많은 컴퓨터가 있는 경우에 IP 주소의 임대 시간을 짧게 함으로써 IP 주소를 효율적으로 사용할 수 있다. ⑥ SNMP (Simple Network Management Protocol, 간이 망 관리 프로토콜)   : 네트워크 장비를 관리 감시하기 위한 목적으로 UDP 상에 정의된 프로토콜 (TCP 아님) ⑦ SMTP (Simple Mail Transfer Protocol, 간이 전자 우편 전송 프로토콜) : 메일 송신 ⑧ POP3 : 메일 수신 ⑨ SSH (Secure shell) : 네트워크상에서 안전하게 원격 접속 개시나 데이터 전송을 실현 - TELNET, FTP 서비스 등을 대체하기 위한 네트워크 보안 도구 중 하나로, 기본적으로 22번 포트를 사용하며 다른 네트워크상의 컴퓨터에 원격 접속하거나 파일을 복사할 수 있게 해주는 프로토콜   * 포트 숫자 : IP 주소가 가리키는 PC에 접속할 수 있는 통로

 

 

* 프로토콜 데이터 단위 (PDU : Protocol Data Unit)

: 동일 계층 간에 전달되는 정보의 단위

OSI 7 계층	전달되는 정보 및 형태	프로토콜 데이터 단위
응용 계층		메시지 (Message, Data)
표현 계층
세션 계층
전송 계층		세그먼트 (Segment)
네트워크 계층		패킷 (Packet)
데이터링크 계층		프레임 (Frame)
물리 계층		비트 (Bit)

1. TCP 헤더 : 송수신자의 포트번호, 순서 번호, 응답 번호 등

2. IP 헤더 : IP 버전과 전송지 IP, 목적지 IP, 프로토콜의 종류, 서비스 타입

IP 체계 (IPv4와 IPv6)에 따라 다른 표준을 따른다.

3. MAC 주소 (Media Access Control Address) : 통신을 위해 랜카드 등에 부여된 주소(물리적 주소)

4. Frame (프레임, 틀) : 블록단위로 묶어서 전송되는 정보의 패키지 단위

5. 세그먼트(Segment) : 메시지를 작은 조각으로 분할

 

 

 

 

[20년 3회]

OSI 7계층에 대한 다음 설명에서 괄호에 들어갈 알맞은 답을 쓰시오.

(①)은 사용자가 OSI 환경에 접근할 수 있도록 서비스를 제공한다. (②)은 전송에 필요한 장치 간의 접속과 단절 등 기계적, 전기적 특성에 대한 규칙을 정의한다. (③)은 개방 시스템들 간의 네트워크 연결을 관리하는 기능과 데이터의 교환 및 중계 기능을 한다. (④)은 두 개의 인접 시스템들 간에 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 지원한다. (⑤)은 서로 다른 데이터 표현 형태를 갖는 시스템 간의 상호 접속을 위해 필요한 계층이다.

답 )  ① 응용 계층 ② 물리 계층 ③ 네트워크 계층 ④ 데이터 링크 계층 ⑤ 표현 계층

사용자 -> 응용 장치간 접속 -> 물리 네트워크 연결 -> 네트워크 두개의 인접 시스템 -> 데이터 링크 서로 다른 데이터 표현 -> 표현

 

 

[20년 4회]

OSI 7계층 중 ARP, IPX, IP 를 수행하는 계층을 보기에서 찾아 하나만 쓰시오.

l  응용 계층 l  데이터 링크 계층 l  세션 계층 l  전송 계층 l  네트워크 계층 l  프레젠테이션 계층 l  물리 계층

답) 네트워크 계층

* 네트워크 계층 : IP, ICMP, IPv4, IPv6, IPX, X.25, ARP, RARP, 라우팅 프로토콜(RIP, IGRP, OSPF, BGP)

 

 

[22년 4회]

다음에서 설명하는 OSI 7계층을 쓰시오.

* 통신하는 사용자들을 동기화 하고 오류 복구 명령들을 일괄적으로 다룬다. * 단방향, 반이중, 전이중방식의 통신과 함께, 체크 포인팅과 유휴, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행한다. * 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다.

답) 세션 계층

* 동기화 -> 세션 계층 - 대화(회화) 제어, 동기 조절을 담당

 

 

[22년 1회][22년 2회]

OSI 7계층 중 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성을 정의한 계층이 무엇인지 쓰시오.

답) 물리계층

* 두 장치 간의 실제 접속과 절단 -> 물리

 

 

[21년 3회][22년 2회]

다음 <보기>에서 응용 계층에 속하는 프로토콜 3가지를 골라 쓰시오.

<보기>

HTTP,  IP,  OSPF,  DNS,  ICMP,  TCP,  FTP,  UDP

답 ) HTTP, DNS, FTP

응용 계층 : HTTP, TELNET, FTP, DNS, DHCP, SNMP, SMTP, POP3, SSH

 

 

[22년 3회]

다음에서 설명하는 유틸리티가 무언인지 쓰시오.

ICMP(Inter Control Message Protocol)을 사용하여 특정 호스트로의 연결 가능 여부를 확인하는 유틸리티이다. ICMP 에고 요청 패킷을 대상 호스트로 전송한 후 ICMP 에코 응답을 받으면 해당 호스트는 연결 가능한 호스트임이 확인된다.

답 ) ping

* ping : 네트워크 상의 문제 진단 - 요청 패킷 보내고, 응답을 받으면 연결 가능

 

 

[21년 4회]

다음은 OSI 7계층과 TCP/IP 의 계층을 서로 대응시킨 것이다. 괄호에 들어갈 알맞은 계층을 쓰시오.

OSI 7 계층	TCP / IP 계층
응용 계층	응용 계층
표현 계층
세션 계층
전송 계층	전송 계층
네트워크 계층	(    )
데이터 링크 계층	네트워크 액세스 계층
물리 계층

답 ) 인터넷 계층

* 순서 기억하기!! 응용 -> 전송 -> 인터넷 -> 네트워크 액세스

 

 

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