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네트워크층
개요
- 블랙 박스로서의 인터넷
- 개념적인 수준에서 , 전체 인터넷은 수백만의 컴퓨터를 연결하는 블랙박스 네트워크
- LAN과 WAN이 서로 연결된 인터넷
- 연결장치를 통하여 연결된 수많은 네트워크로 구성
- LAN과 WAN들의 네트워크들이 서로 연결된 네트워크
교환
- 메시지를 발신지에서 목적지로 전달하는 과정에는 많은 결정들이 이루어짐
- 메시지가 연결 장치에 도착하면 패킷을 송신하는 출력 포트를 결정
- 연결 장치는 한 포트를 다른 포트에 연결하는 교환기 역할
- 교환의 종류
회선 교환
- 메시지 전달 전에 발신지와 목적지 사이에 물리회선(링크) 생성 후 메시지 전달
- 메시지 전달 완료 후 네트워크에 통보
- 다른 연결을 위해 연결해제
- 전체 메시지는 패킷으로 분할되지 않고 발신지에서 목적지로 전달
패킷 교환
- 오늘날 인터넷의 네트워크 계층 : 패킷 교환망
- 상위층으로부터 받은 메시지 패킷 단위로 분할
- 발신지에서 목적지까지 패킷 단위로 전달
- 패킷 교환망은 패킷을 최종 목적지까지 전달 결정
- 메시지는 관리 가능한 크기의 패킷으로 분할된 후 송신되고 목적지에서 다시 조립됨
- 사용방법
네트워크층에서 패킷 교환
- 네트워크층은 패킷 교환망으로 설계
- 발신지에서 메시지는 데이터그램 단위로 분할
- 각 데이터그램이 발신지에서 목적지로 전달
- 수신된 데이터그램은 목적지에서 원래의 메시지로 재조립
- 제공되는 서비스
비연결형 서비스
- 각 패킷을 상호 독립적으로 처리
- 네트워크내의 교환기를 라우터라고 함
- 비연결형 네트워크에서 라우터의 전달 과정
- 라우터는 목적지 주소를 기반으로 패킷을 전달
-
| SA |
DA |
Data -> 라우팅 테이블 -> SA |
DA |
Data |
- DA|output interface
A | 1
B | 2
…|…
H | 3
(SA = Source Address / DA = Destination Address)
연결형 서비스
- 서비스 제공을 위해 연결설정, 데이터 전송, 연결해제 과정 사용
- 메시지에 속한 모든 패킷 간에 서로 관계성을 가짐
- 데이터그램 송신 전에 경로를 지정하는 가상회선 생성
- 연결 생성 후 경로를 따라 데이터그램 전달
- 패킷에는 가상 회선 식별자(흐름 레이블:flow label)가 있어야 함
- 각 패킷은 레이블을 기반으로 포워딩
- 레이블값을 기반으로 포워딩 결정
연결형 서비스 생성 단계
- 연결설정 단계
- 가상회선을 위한 엔트리 생성
- 요청패킷 : 발신자와 목적지 주소 전달
- 확인응답 패킷 : 테이블 내의 엔트리 완성
- 데이터 전송 과정
- 연결 해제
- 발신지는 패킷을 모두 보낸 후 연결해제 패킷 송신
- 목적지는 확인응답 패킷으로 응답
- 모든 라우터는 해당 엔트리
네트워크층 서비스
네트워크층 서비스의 예
- 오늘날 인터넷에서 사용되는 비연결형 서비스 기반
논리 주소 체계
- 네트워크층은 종단-대-종단 통신을 제공
- 논리주소라는 인터넷 공통 식별자 시스템이 필요
- 통신을 위해 네트워크층 주소가 필요
발신지 컴퓨터에서 제공되는 서비스
- 패킷화
- 상위층으로부터 온 데이터를 데이터그램으로 캡슐화
- 다음 홉의 논리 주소 찾기
- 다음 홉의 물리 주소(MAC) 찾기
- ARP(address resolution protocol) 이용
- 데이터그램 단편화
- 데이터그램이 MTU(maximum transmission unit)보다 클 경우
각 라우터에서 제공되는 서비스
- 두개(입력, 출력)의 인터페이스가 관여
- 다음 홉의 논리주소 찾기
- 다음 홉의 MAC주소 찾기
- 단편화
- 왠만한 컴퓨터들은 라우터로 기능 못함. 라우터는 입력을 받아 출력을 해주는 기능. 여러 포트로 연결 가능해야함.
목적지 컴퓨터에서 제공되는 서비스
- 단편들을 재조립(유효성 검사)
- 상위층에 전달
- 재조립 타이머 설정, 완료 전에 타이머가 만료되면 재전송 오류 메시지 전송
네트워크층 문제점
- 오류제어
- 흐름제어
- 혼잡 제어
- 서비스 품질
- 라우팅
- 보안
오류 제어
- 훼손되거나 손실되거나 중복된 데이터그램을 탐지하는 메커니즘을 포함하는 것을 의미
- 네트워크층은 오류 제어 메커니즘을 제공 X
흐름 제어
- 수신자의 수신 능력을 초과하지 않도록 발신지에서 데이터 전송 양 조절
- 네트워크 계층은 흐름 제어 메커니즘을 제공하지 않음
혼잡 제어
- 발신지 컴퓨터에서 송신된 데이터그램 수가 라우터 용량을 초과할 경우 데이터 전송 양 조절
- 네트워크 계층은 혼잡 제어 메커니즘 제공하지 않음
서비스 품질
- 멀티미디어 통신 제공
- 네트워크 계층은 QoS를 제공하지 않음
라우팅
보안
April 02, 2024