프로토콜의 이해

프로토콜(Protocol)이란?

데이터 통신에 있어 신뢰성있고 효율적이며 안전하게 정보를 주고 받기 위해서 정보의 송수신측 또는 네트워크 내에서 사전에 약속된 규약 또는 규범을 말한다.

 

프로토콜의 주요 요소

• 구문 - 무엇을
  • 데이터의 형식(Format), 부호화(Coding), 신호 레벨(Signal Levels) 정의
  • 데이터 구조와 순서에 대한 표현
  • 예시) 프로토콜에서 데이터의 처음 8비트는 송신지의 주소를나타내며 다음 8비트는 수신지의 주소를 나타낸다.
• 의미 - 어떻게
  • 해당 패턴에 대한 해석과 그 해석에 따른 전송 제어, 오류 수정 등에 관한 제어정보를 규정한다.
  • 예시) 주소 부분 데이터는 메시지가 전달될 경로 혹은 최종 목적지를 나타낸다.
• 타이밍 - 언제
  • 두 객체간의 통신 속도 조정
  • 메시지의 전송 시간 및 순서 등에 대한 특성
  • 예시) 송신자 데이터를 10Mbps 속도로 전송하고 수신자가 1Mbps의 속도로 처리를 하는 경우 타이밍이 맞지 않아 데이터 유실이 발생할 수 있다.

프로토콜의 기능

• 여러가지 복합적인 기능의 조합으로 이루어진다.
• 모든 프로토콜에 모든 기능이 다 있는 것은 아니며, 경우에 따라서 몇가지 같은 기능이 다른 계층의 프로토콜에서 나타나기도 한다.

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• 단편화
  • 응용 계층의 연속적인 비트 스트림(bit stream) 메시지(Message)를 하위 계층에서는 작은 블록으로 나눈다.
  • 예시) 메시지 > 패킷 > 프레임 > 비트 단위로 전송된다.
• 재결합
  • 단편화 된 데이터를 받아 다시 하나로 합치는 기능이다.
• 연결 제어
  • 비연결형 데이터 전송
    • 데이터를 송수신하는 개체 간에 논리적인 연결없이 데이터를 전송한다.
    • 예시) 데이터 그램(Datagram)
  • 연결형 데이터 전송
    • 데이터를 송수신하는 개체 간에 논리적 연결을 맺은 후 데이터를 전송한다.
    • 예시) 가상 회선(Virtual circuit)
• 흐름제어
  • 송신측 개체간의 데이터 양이나 속도를 조절하는 기능이다.
  • 송신측과 수신측의 속도차이나 네트워크 내부 문제등으로 인한 정보 유실 방지
    • 정지-대기 흐름제어 (Stop and Wait)
      • 수신측의 확인 신호(ACK)를 받기 전에 데이터를 전송하지 않는다.
    • 슬라이딩 윈도우 기법 (Sliding window)
      • 확인 신호를 수신하기 전에 데이터의 양을 미리 정해주는 기법
• 에러제어
  • 정보 전송 시 채널이나 네트워크 요소의 불완전성으로 데이터나 제어 정보가 파손되는 경우에 대비하는 기법
  • 프레임의 순서를 검사하여 오류를 찾고 프로토콜 데이터 단위를 재전송
    • 패리티 검사 코드 방식(Parity Bit Check)
      • 패리티 비트의 이상 유무를 검출
    • 순환 잉여도 검사(Cyclic Redundancy Check)
      • 다항식 코드를 이용하여 오류 검출
      • 가장 많이 쓰이는 방식이다.
• 동기화
  • 두개체 사이에 정보를 송수신할 때 초기화 상태, 종료 상태 등의 동기를 맞추는 것을 말한다.
    • 프로토콜의 주요 요소 중 타이밍과 가장 연관성이 높은 기능이다.
  • 예시) 송수신 간에 서로 한 비트의 시간 길이가 다르면 전송된 신호를 유효한 정보로 변환할 수 없다.
• 순서화
  • 데이터를 단편화하여 전송할 때 데이터들이 올바른 순서로 전송되기 위하여 필요한 기능이다.
  • 연결 중심의 데이터 전송에만 사용된다.
  • 예시) HDLC의 FCS(Frame Check Sequence)필드 : 프레임 순서 검사
• 다중화
  • 하나의 통신로를 여러 개로 나누거나 회선 여러개를 하나의 통신로로 변환시켜 다수의 가입자가 동시에 사용할 수 있도록 하는 기능이다.
• 주소설정
  • 주소 설정은 발생지, 목적지 등의 주소를 명기하여 데이터를 명확하게 전달하는 기능이다.

프로토콜의 구성

• 상위 계층
  • 사용자가 통신을 쉽게 이용할 수 있도록 도와주는 역할
  • 예시) EDI, FTP 등등
• 하위 계층
  • 실제 통신의 효율적이고 정확한 정송을 담당하는 역할
  • 예시) OSI, SNA, TCP/IP

네트워크 프로토콜의 종류

OSI 7 계층 구조

응용 계층

표현 계층

세션 계층 - 메시지

전송 계층 - 세그먼트

네트워크 계층 - 패킷 - Router

데이터링크 계층 - 프레임 - Switch - 트레일러

물리 계층 - 비트 - NIC

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TCP / IP 구조 (컴퓨터 간의 통신을 위해 미국방부에서 개발한 프로토콜) (현재 인터넷에서 사용되고 있음)

응용 계층 비교 OSI 7의 응용 + 표현 + 세션

전송 계층

인터넷 계층 비교 OSI 7의 네트워크

네트워크 접속 계층 비교 OSI 7의 데이터 링크 + 물리