[IT지식] 프로토콜(Protocol)이란?

📌프로토콜(Protocol)이란?

- 컴퓨터 사이에서도 서로 이해 할 수 있는 공용된 언어를 사용함으로써 의사소통을 하는데 

  프로토콜은 인간으로 따지면 언어라고 볼수있다.

- 프로토콜은 원래 외교상의 언어로써 의례나 국가간에 약속을 의미하며,

  통신에서는 어떤 시스템이 다른 시스템과  통신을 원활하게 수용하도록 해주는 통신 규약, 약속이다.

- 프로토콜(Protocol) 는 사용 목적과 종류에 따라 여러가지의 기능을 포함하고 있다.

 

 

📌프로토콜(Protocol)의 요소 

프로토콜에서는 다음 3가지 요소를 포함하고 있다.

• 구문(Syntax) : 데이터의 형식이나 신호로, 부호화 방법 등을 정의
• 의미(Semantics) : 오류 제어, 동기 제어, 흐름 제어 같은 각종 제어 절차에 관한 제어 정보를 정의
• 순서(Timing) : 송/수신자 간 혹은 양단(End-to-End)의 통신 시스템과 망 사이의 통신 속도나 순서등을 정의

 

📌프로토콜(Protocol)의 기능

 

1. 단편화(Fragmentation)와 재합성(Assembly)
단편화 : 송신 측에서는 긴 데이터 블록을 손쉽게 전송할 수 있도록 크기가 똑같은 작은 블록으로 나누어 전송
재합성 : 수신 측에서 쪼개진 작은 데이터 블록을 재합성하여 원래의 메시지로 복원하는 기능

 

2. 캡슐화(Encapsulation)
각 프로토콜에 적합한 데이터 블록을 만들려고 데이터에 정보를 추가하는 것
플래그, 주소, 제어 정보, 오류 검출 부호 등을 부착하는 기능

 

3. 연결 제어(Connection Control)
비연결 데이터 전송(데이터그램)과 연결 위주 데이터 전송(가상회선)을 위한 통신로를 개설·유지·종결하는 기능

4. 흐름 제어(Flow Control)
데이터양이나 통신속도 등이 수신 측의 처리 능력을 초과하지 않도록 조정하는 기능

5. 오류 제어(Error Control)
데이터 전송 중 발생할 수 있는 오류나 착오 등을 검출하고 정정하는 기능

6. 순서 결정(Sequencing)
연결 위주의 데이터를 전송할 때 송신 측이 보내는 데이터 단위 순서대로 수신 측에 전달하는 기능

 

7. 주소 설정(Addressing)
발생지, 목적지 등의 주소를 명기하여 데이터를 정확하게 전달하는 기능

8. 동기화(Synchronization)
두 통신 객체의 상태(시작, 종류, 검사 등)를 일치시키는 기능

9. 다중화(Multiplexing)
하나의 통신로를 여러 개로 나누거나 회선 여러 개를 하나의 통신로로 변환시켜 다수의 가입자가 동시에 사할 수 있도록 하는 기능

10. 전송 서비스(Transmission Service)
통신 객체를 사용하기 쉽도록 별도로 추가 서비스(패리티 검사, 보안도, 서비스 등급, 우선순위 등)를 제공하는 기능

 

 

 

📌OSI 7 계층 & TCP/IP 4계층  

 

- OSI 7 계층은 국제표준화기구 ISO에서 세계적으로 프로토콜 표준화를 하기위해 만든 계층이며

  이는, 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것을 말한다.

- 프로토콜 계층은 기본적으로 데이터 전송제어 계층과 통신 처리 계층으로 나뉜다.

- 인터넷이 대중화 되면서부터는 OSI7 계층의 복잡함을 간략화한 TCP/IP 4계층이 등장하였다.

- TCP/IP는 Transmission Control Protocol / Internet Protocol의 약자로써 컴퓨터와 컴퓨터가 통신 회선 등으로

  연결 하기 위한 통신 규약이다.

- 현재 실무에서 가장 많이 쓰이는 것은 TCP/IP 4 계층이지만, 공식표준은 OSI 7 계층이다.

 

 

📌주요 프로토콜의 종류와 설명

 

1. 물리 계층 (Physical Layer)

- 물리 계층은 네트워크의 기본 네트워크 하드웨어 전송 기술이다.

- 네트워크의 높은 수준의 논리 데이터 구조를 기초로 하는 필수 계층이다.

- 다양한 특징의 하드웨어 기술이 접목되어 있기에 OSI 아키텍처에서 가장 복잡한 계층으로 간주된다.

RS-232 보통 15m이하의 단거리에서 38400bps로 전송을 위한 직렬 인터페이스 X.25/X.21 X.25는 패킷교환망, X.21은 회선교환망을 위한 액세스 표준

 

2. 데이터 링크 계층(Data Link Layer)

- 데이터 링크 계층은 점 대 점간 신뢰성있는 전송을 보장하기 위한 계층으로 CRC 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요하다.

- 네트워크 위의 개체들 간 데이터를 전달하고, 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 찾아 내고, 수정하는 데 필요한 기능적, 절차적 수단을 제공한다.

- 주소 값은 물리적으로 할당 받는데, 이는 네트워크 카드가 만들어질 때부터 맥 주소가 정해져 있다는 뜻이다.

- 주소 체계는 계층이 없는 단일 구조다.

- 데이터 링크 계층의 가장 잘 알려진 것으로는 이더넷이다. 이 외에도 HDLC나 ADCCP 같은 점대점 프로토콜이나 패킷 스위칭 네트워크나 LLC, ALOHA 같은 근거리 네트워크용 프로토콜이 있다.

- 네트워크 브릿지나 스위치 등의 장비가 이 계층에서 동작하며, 직접 이어진 곳에만 연결할 수 있다.

 

Ethernet 비연결성 모드, 전송속도 10Mbps 이상, LAN 구현 방식을 의미 HDLC(High-Level Data-Link Control) 고속 데이터 전송에 적합하고, 비트 전송을 기본으로 하는 범용 데이터 링크 전송 제어절차 PPP(Point-to-Potin Protocol) 전화선과 같이 양단간의 비동기 직렬 링크를 사용하는 두 기기간의 통신을 지원하는 프로토콜

 

3. 네트워크 계층(Network Layer)

- 네트워크 계층은 여러개의 노드를 거칠때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층으로 다양한 길이의 데이터를 네트워크들을 통해 전달하고, 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공한다.

-네트워크 계층은 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션, 오류 제어, 인터네트워킹 등을 수행한다.

- 라우터가 이 계층에서 동작하고 이 계층에서 동작하는 스위치도 있습니다. 데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로써 인터넷이 가능하게 만드는 계층이다.

- 논리적인 주소 구조, 즉, IP는 곧 네트워크 관리자가 직접 주소를 할당하는 구조를 가지며, 계층적이다.

- 서브네트의 최상위 계층으로 경로를 설정하고, 청구 정보를 관리한다.

- 개방형 시스템들의 사이에서 네트워크 연결을 설정, 유지, 해제하는 기능을 부여하고, 전송 계층 사이에 네트워크 서비스    데이터 유닛을 교환하는 기능을 제공한다.

 

IP(Internet Protocol) 송신과 수신 호스트가 패킷 교환 네트워크에서 정보를 주고받는데 사용하는 정보 위주의 규약 호스트의 주소지정과 패킷 분할 및 조립 기능을 담당 ICMP(Internet Control Message Protocol) TCP/IP에서 IP 패킷을 처리할 때 발생되는 오류를 보고 IP에서 필요한 진단과 오류검출등과 같은 기타 기능들을 수행하기 위해 사용되는 프로토콜 IGMP(Internet Group Management Protocol) IP 멀티캐스트를 실현하기 위한 통신 프로토콜 클라이언트가 멀티캐스트로 통신할 수 있다는 것을 라우터에게 알기 위한 규약

 

 

4. 전송 계층(Transport Layer)

 

- 전송 계층은 양 끝단의 사용자들이 신뢰성있는 데이터를 주고 받을 수 있도록 해 주어, 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해준다.

- 시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용합니다. 전송 계층은 특정 연결의 유효성을 제어하고, 일부 프로토콜은 상태 개념이 있고, 연결 기반이다.

- 이는 전송 계층이 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송한다는 것을 뜻한다.

- 가장 잘 알려진 전송 계층의 예는 TCP, UDP이다.

- 종단간 통신을 다루는 최하위 계층으로 종단간 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송하며, 기능은 오류검출 및 복구와 흐름제어, 중복검사 등을 수행한다.

 

TCP(Transmission Control Protocol) 연결지향적인 전송제어 프로토콜, 네트워크의 데이터 전달을 통제하는 프로토콜 데이터의 전달을 보증하고 보낸 순서대로 받을 수 있음 3 Way Handshaking과 4 Way Handshaking 을 통해 연결지향적이고 신뢰성 있는 전송 가능 UDP(User Datagram Protocol) 비연결적이고 신뢰적이지 않으며 순서화되지 않은 Datagram 전송을 통제하는 프로토콜 UDP는 신뢰성이 낮더라도 빠른 응답이 필요한 시스템에 적합(ex.통화 시스템)

 

5. 세션 계층(Session Layer)

 

- 세션 계층은 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다.

- 동시 송수신 방식, 반이중 방식, 전이중 방식의 통신과 함께, 체크 포인팅과 유휴, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행한다.

- 이 계층은 TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 진다.

- 통신하는 사용자들을 동기화하고 오류복구 명령들을 일괄적으로 다룬다.

 

NetBIOS 네트워크의 기본 입출력을 정의한 규약 RPC(Remote Procedure Call) Windows OS에서 사용하는 원력 프로시저 호출 프로토콜 WinSock(Windows Socket) 유닉스 기반의 OS에서 TCP/IP 통신시에 사용하는 Socket을 Windows에서 구현한 것

 

6. 표현 계층(Presentation Layer)

- 표현 계층은 코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어 준다.

- MIME인코딩이나 암호화 등의 동작이 이 계층에서 이루어진다. 예를 들면, EBCDIC로 인코딩된 문서파일을 ASCII로 인코딩된 파일로 바꿔 주는 것이 표현 계층의 역할이다.

 

SSL(Secure Socket Layer) 네트워크 레이어의 암호화 방식, HTTP뿐만 아니라 FTP등에도 사용 인증, 암호화, 무결성을 보장하는 프로토콜 ASCII(American Standard Code for Information Interchange) 7비트의 인코딩으로 33개의 제어 문자와 95개의 영어문자로 이루어짐

 

7. 응용 계층(Application Layer)

 

- 응용 계층은 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.

- 일반적인 응용 서비스는 관련된 응용 프로세스들 사이의 전환을 제공한다.

- 응용 서비스의 예로, 가상 터미널, "Job transfer and Manipulation protocol" 등이 있다.

 

HTTP(HyperText Transfer Protocol) WWW(World Wide Web) 상에서 데이터를 주고 받을 수 있는 프로토콜 주로 HTML문서를 주고 받는 것에 사용되고 TCP와 UDP를 사용 80번 포트 사용 SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) 인터넷 상에서 이메일을 주고 받기 위해 사용되는 프로토콜 TCP를 사용 25번 포트 사용 FTP(FIle Transfer Protocol) 통신 기기들간의 파일을 전송하는데 사용되는 프로토콜 데이터 전달은 20번 포트, 제어정보전달은 21번 포트 사용 TELNET 인터넷이나 로컬 영역 네트워크 연결에 쓰이는 네트워크 프로토콜 보안 문제로 거의 사용되지 않으며 원격제어를 위해 SSH로 대체

 

 

 

📌출처 

출처: https://usefultoknow.tistory.com/entry/프로토콜Protocol이란-or-통신규약 [UsefulToKnow:티스토리]

출처: https://blockdmask.tistory.com/185 [개발자 지망생:티스토리]

출처: https://mindnet.tistory.com/entry/네트워크-쉽게-이해하기-9편-프로토콜-이란-Protocol-이란-무엇인가 [Mind Net:티스토리]