저번 글에 이어서 구조적 모델에 대해 알아볼 것이다. 프로토콜과 인터페이스, 인터넷의 계층 모델, 인터네트워킹 등 살펴보자.
프로토콜과 인터페이스
상하위의 계층 간에는 인터페이스라는 규칙이 존재하고, 하위 계층이 상위 계층에 제공하는 인터페이스를 특별히 서비스라 부른다. 한 호스트를 기준으로 데이터 전송은 위아래 양쪽으로 모두 가능하며, 두 호스트 사이에서는 좌우 양쪽으로 모두 가능하다. 다만, 좌우간의 물리적인 데이터 전송은 필수적으로 가장 아래의 물리 계층을 통하여 이루어진다.
호스트 1과 호스트 2의 계층 n 프로토콜이 서로 연락하려면 계층 n-1 프로토콜의 서비스가 필수이다. 곧, 호스트 1의 계층 n이 호스트 2의 계층 n에 데이터를 보내는 과정은 하위의 계층 n-1을 통해 달성한다. 먼저, 호스트 1의 계층 n-1에 전송할 데이터를 주어 호스트 2에 전송하도록 요청한다. 그러면 호스트 1의 계층 n-1은 다시 하위 계층의 지원을 받아 호스트 2의 계층 n-1에 데이터를 전송한다. 마지막으로 호스트 2의 계층 n-1이 받은 데이터를 계층 n에 올려줌으로써 계층 n 사이의 통신이 완료된다. 이 원리는 ISO 7계층 모델에서 7개 계층 모두 적용되며, 상대 호스트에 물리적으로 데이터를 전송하는 것은 맨 아래의 물리 계층이다. 물리 계층 위에 있는 계층 프로토콜들은 각자의 정해진 기능을 실행하면서 논리적인 통신을 하는 것이다.
네트워크 사용자가 통신한다는 것은 데이터를 서로 교환한다는 것을 의미한다. 최종 사용자가 데이터를 전송하고 수신하려면 양쪽 호스트에서 수행되는 OSI 7계층의 모듈이 유기적으로 연동되어야 한다. 곧, 호스트끼리 통신하는 과정에서는 각 계층의 모듈이 상대 호스트의 동일 계층과 개별적으로 논리적 통신을 실행해야 한다. 예시를 들면, 통신 양단의 한쪽 호스트의 계층 n 모듈은 상대 호스트의 계층 n 모듈과 연락한다. 이처럼 각각의 계층은 정해진 방식과 절차에 따라 상대 계층과 통신하는데, 이 과정에서 필요한 규칙을 프로토콜이라 한다.
인터넷의 계층 모델
프로토콜 스택은 계층 구조로 이루어진 통신 프로토콜의 집합이다. 두 호스트 사이에는 중개 기능을 수행하는 라우터들이 존재할 수 있다. 인터넷에서는 IP 프로토콜이 중개 기능을 진행하므로 라우터에는 계층 3까지의 프로토콜이 구현되어 있다.
인터넷에서는 IP가 네트워크 계층의 기능을 수행하며, TCP와 UDP는 전송 계층의 기능을 실행한다. 이들 3개의 프로토콜은 인터넷 환경에서 사용자 데이터를 보내는 중요한 역할을 한다. 전송 계층 이하의 프로토콜들은 호스트의 운영체제 내부에서 구현되며 FTP, 텔넷, 전자 메일 등과 같은 응용 프로그램은 사용자 프로그램 환경에서 계층 5~7이 합쳐져 재현된다.
FTP 클라이언트가 FTP 서버에 데이터를 전송하는 과정은 다음과 같다. FTP 클라이언트가 FTP 서버에 직접 데이터를 보내는 것은 불가능하므로 먼저 자신의 하위 TCP에 데이터를 전송해야 한다. TCP로 전송된 데이터는 IP 프로토콜과 LAN 카드를 거쳐서 이더넷으로 표현된 전송 매체를 통하여 FTP 서버의 LAN 카드에 전달된다. FTP 서버에 도착한 데이터는 송신 순서의 반대인 LAN 카드, IP 프로토콜, TCP 프로토콜을 거쳐서 FTP 서버 프로그램에 도달한다. FTP 서비스에서 데이터 전송은 양방향 통신을 지원하므로 반대 방향의 전송도 가능하다.
인터네트워킹
네트워크와 네트워크의 연결을 인터네트워킹이라 하며, 연결되는 네트워크 수가 늘어날수록 복잡도가 증가한다. 인터넷은 IP 프로토콜을 지원하는 전 세계의 모든 네트워크가 반복 구조로 연결된 시스템을 의미하며, 라우터라는 중개 장비를 이용해서 네트워크들을 연결한다.
네트워크의 연결
인터네트워킹 시스템에 연결된 네트워크들은 물리적으로 같은 종류일 필요가 없으며, 상위 계층 프로토콜들이 지원하는 논리적 기능도 다를 수 있다. 하지만 인터네트워킹 시스템은 연결된 모든 네트워크에 대하여 물리적이고 논리적인 인터페이스를 모두 주어야 한다. 그리고 이 과정에서 데이터 표현 방식을 포함해 양쪽 네트워크의 프로토콜이 서로 동일하지 않으면 필요한 변환 작업을 실행해야 한다. 이런 방식으로 인터네트워크 시스템은 둘 이상의 네트워크를 유기적으로 연동할 수 있다.
인터넷에서 인터네트워킹 시스템의 중요 기능은 전송 데이터의 경로 선택과 연관이 있다. 이 기능은 7계층 모델에서 네트워크 계층에 포함되므로 인터네트워킹 시스템은 네트워크 계층을 포함한 하위 3개 계층의 기능을 실행한다. 또한 자동차 내비게이션 기능이 인터네트워킹 시스템의 주요 기능에 해당한다. 인터넷의 내부 구조는 이와 같은 인터네트워킹 시스템들이 복잡하게 이어져 상호 유기적인 협동 체제로 작동한다.
서로 독립적으로 운영되는 2개 이상의 네트워크가 연동되어 정보를 교환하려면, 이를 적절히 연결하여 데이터를 중개할 수 있는 인터네트워킹 시스템이 필요하다. 여기에서 네트워크가 연동된다는 의미는 물리적인 연결뿐 아니라, 데이터 중개에 필수인 상위의 네트워크 프로토콜들이 지원됨을 의미한다.
요약 및 결론
• 프로토콜은 각 계층 간의 통신 규칙이며, 인터페이스는 상하위 계층 간의 서비스 제공 규칙이다.
• 인터넷의 계층 모델은 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층, 전송 계층, 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층으로 구성된다.
• 인터넷워킹은 네트워크와 네트워크의 연결이며, 인터넷은 IP 프로토콜을 지원하는 전 세계의 모든 네트워크가 반복 구조로 연결된 시스템이다.
• 인터넷워킹 시스템은 연결된 모든 네트워크에 대하여 물리적이고 논리적인 인터페이스를 모두 주어야 하며, 필요한 변환 작업을 수행해야 한다.
• 인터넷에서 인터네트워킹 시스템의 주요 기능은 전송 데이터의 경로 선택과 연관이 있다.