네트워크 아키텍처
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1. 개요
네트워크 아키텍처는 통신 시스템의 구조와 설계를 의미하며, OSI 모델을 통해 계층화된 구조를 갖는다. OSI 모델은 응용 계층, 표현 계층, 세션 계층, 전송 계층, 네트워크 계층, 데이터 링크 계층, 물리 계층 등 7개의 계층으로 구성되며, 각 계층은 특정 기능을 수행하고 상위 및 하위 계층과 통신한다. OSI 모델은 분산 컴퓨팅과 TCP/IP 모델과 연관되어 있으며, 한국은 OSI 모델 기반의 네트워크 기술 발전에 기여해왔다. 하지만 OSI 모델은 복잡성과 비효율성으로 인해 비판받기도 한다.
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| 네트워크 아키텍처 | |
|---|---|
| 네트워크 아키텍처 개요 | |
| 정의 | 컴퓨터 네트워크의 논리적, 기능적 구조, 운영 원칙, 절차 및 데이터 형식을 정의하는 설계도 또는 프레임워크이다. |
| 중요성 | 효율적인 데이터 통신, 확장성, 보안, 관리 용이성 확보를 위해 필수적이다. |
| 관련 요소 | 네트워크 토폴로지 통신 프로토콜 주소 지정 체계 보안 메커니즘 네트워크 장비 구성 |
| 네트워크 토폴로지 (Network topology) | |
| 설명 | 네트워크의 물리적 또는 논리적 연결 형태를 의미한다. |
| 종류 | 버스 토폴로지 (Bus topology) 링 토폴로지 (Ring topology) 스타 토폴로지 (Star topology) 트리 토폴로지 (Tree topology) 메시 토폴로지 (Mesh topology) 하이브리드 토폴로지 (Hybrid topology) |
| 통신 프로토콜 (Communication protocol) | |
| 설명 | 네트워크 상에서 데이터 교환을 위한 규칙 및 절차의 집합이다. |
| 종류 | TCP/IP HTTP FTP SMTP DNS UDP |
| 주소 지정 체계 (Addressing scheme) | |
| 설명 | 네트워크 장치 및 리소스에 고유한 주소를 할당하는 방법이다. |
| 종류 | IPv4 IPv6 MAC 주소 |
| 보안 메커니즘 (Security mechanism) | |
| 설명 | 네트워크 및 데이터를 보호하기 위한 기술적 및 관리적 조치이다. |
| 종류 | 방화벽 (Firewall) 침입 탐지 시스템 (Intrusion Detection System, IDS) 침입 방지 시스템 (Intrusion Prevention System, IPS) 암호화 (Encryption) VPN |
| 네트워크 모델 (Network model) | |
| 설명 | 네트워크 기능을 계층적으로 구조화하여 설명하는 모델이다. |
| 종류 | OSI 모델 TCP/IP 모델 |
| 클라이언트-서버 아키텍처 (Client-server architecture) | |
| 설명 | 클라이언트와 서버 간의 역할 분담을 기반으로 하는 네트워크 아키텍처이다. |
| 특징 | 중앙 집중식 관리 확장성 용이 보안 강화 |
| 피어-투-피어 아키텍처 (Peer-to-peer architecture) | |
| 설명 | 네트워크 참여자들이 동등한 역할을 수행하는 아키텍처이다. |
| 특징 | 분산 시스템 자원 공유 용이 중앙 서버 부하 감소 |
| 네트워크 장비 (Network equipment) | |
| 종류 | 라우터 (Router) 스위치 (Switch) 허브 (Hub) 방화벽 (Firewall) 무선 액세스 포인트 (Wireless Access Point, AP) |
| 네트워크 관리 (Network management) | |
| 설명 | 네트워크 성능 모니터링, 문제 해결, 보안 관리 등을 포함하는 활동이다. |
| 도구 | SNMP 네트워크 모니터링 시스템 (Network Monitoring System, NMS) |
| 기타 고려 사항 | |
| 확장성 | 네트워크 트래픽 증가에 대비한 확장 가능성을 고려해야 한다. |
| 가용성 | 시스템 장애에 대비한 이중화 및 백업 시스템 구축이 필요하다. |
| 성능 | 네트워크 지연 시간 및 대역폭을 최적화해야 한다. |
| 비용 | 네트워크 구축 및 유지 보수 비용을 고려해야 한다. |
| 네트워크 가상화 (Network virtualization) | |
| 설명 | 물리적인 네트워크 인프라를 추상화하여 논리적인 네트워크 환경을 구축하는 기술이다. |
| 종류 | VLAN SDN NFV |
| 소프트웨어 정의 네트워킹 (Software-Defined Networking, SDN) | |
| 설명 | 네트워크 제어 기능을 물리적인 장비로부터 분리하여 소프트웨어로 제어하는 아키텍처이다. |
| 특징 | 중앙 집중식 제어 프로그래밍 가능 유연성 및 확장성 향상 |
| 네트워크 기능 가상화 (Network Functions Virtualization, NFV) | |
| 설명 | 네트워크 기능을 전용 하드웨어 장비 대신 범용 서버에서 소프트웨어 형태로 구현하는 기술이다. |
| 특징 | 비용 절감 유연성 및 확장성 향상 서비스 출시 시간 단축 |
2. OSI 모델의 구조
OSI 모형은 네트워크 아키텍처를 7개의 계층으로 나누어 정의한다. 각 계층은 특정한 기능을 수행하며, 상위 계층에 서비스를 제공하고 하위 계층으로부터 서비스를 받는다.[6][2][4] OSI 모델은 다음과 같이 구성된다.
1. 물리 계층 (Physical Layer): 물리적 매체를 통한 데이터 전송 기능을 담당한다.
2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer): 물리적 네트워크에서 안정적인 데이터 전송을 책임진다.
3. 네트워크 계층 (Network Layer): 데이터 패킷의 라우팅을 수행한다.
4. 전송 계층 (Transport Layer): 종단 간 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장한다.
5. 세션 계층 (Session Layer): 응용 프로그램 간 연결(세션)을 관리한다.
6. 표현 계층 (Presentation Layer): 데이터 형식 정의, 암호화/복호화를 수행한다.
7. 응용 계층 (Application Layer): 사용자 인터페이스를 제공하고 네트워크 서비스를 이용할 수 있게 한다.
2. 1. 응용 계층 (7계층)
응용 계층은 사용자와 가장 가까운 계층으로, HTTP, FTP, SMTP, DNS, 텔넷 등 다양한 응용 프로그램들이 네트워크 서비스를 이용할 수 있도록 인터페이스를 제공한다.[6][2][4]분류:응용 계층 프로토콜에서 더 많은 응용 계층 프로토콜을 확인할 수 있다.
2. 2. 표현 계층 (6계층)
표현 계층은 OSI 모형의 6번째 계층으로, 데이터의 형식을 정의하고 암호화/복호화, 압축/해제 등의 기능을 수행하여 응용 프로그램 간의 데이터 교환을 원활하게 한다.표현 계층의 주요 프로토콜은 다음과 같다.
2. 3. 세션 계층 (5계층)
세션 계층은 응용 프로그램 간의 연결(세션)을 설정, 유지, 종료하는 역할을 담당하며, 데이터 동기화 및 복구 기능도 제공한다.[6][2][4]세션 계층의 주요 프로토콜은 다음과 같다:
2. 4. 전송 계층 (4계층)
전송 계층은 종단 간(end-to-end) 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하며, 오류 제어, 흐름 제어, 혼잡 제어 등의 기능을 수행한다. 주요 프로토콜로는 TCP, UDP, SCTP, DCCP, QUIC 등이 있다.[6][2][4]2. 5. 네트워크 계층 (3계층)
네트워크 계층은 OSI 모형의 7개 계층 중 세 번째 계층으로, 데이터 패킷을 목적지까지 전달하는 라우팅(routing) 기능을 담당한다.[6] [2] [4] 이 계층에서는 IP 주소를 사용하여 네트워크를 식별하고 패킷의 경로를 결정한다.네트워크 계층의 주요 프로토콜은 다음과 같다.
2. 6. 데이터 링크 계층 (2계층)
데이터 링크 계층은 물리적인 네트워크를 통해 데이터를 안정적으로 전송하는 기능을 담당한다. MAC 주소를 사용하여 장치를 식별하고 오류 검출 및 정정 기능을 수행한다.[6][2][4]데이터 링크 계층의 주요 프로토콜은 다음과 같다.
| 프로토콜 | 설명 |
|---|---|
| 이더넷 | 대부분의 유선 LAN 환경에서 사용되는 표준 프로토콜 |
| 와이파이 (IEEE 802.11) | 무선 LAN 환경에서 널리 사용되는 프로토콜 |
| PPP | 두 장치 간의 점대점 연결을 위한 프로토콜 |
| 프레임 릴레이 | WAN 연결을 위한 고성능 패킷 교환 프로토콜 |
| ATM | 고속 데이터 전송을 위한 셀 기반 스위칭 및 다중화 기술 |
| ARP | IP 주소를 MAC 주소로 변환하는 프로토콜 |
| IS-IS | |
| SDLC | |
| HDLC | |
| CSLIP | |
| SLIP | |
| GFP | |
| PLIP | |
| IEEE 802.2 | |
| LLC | |
| L2TP | |
| ITU-T G.hn DLL | |
| X.25 LAPB | |
| Q.921 LAPD | |
| Q.922 LAPF |
2. 7. 물리 계층 (1계층)
물리 계층은 네트워크 케이블, 광섬유, 무선 주파수 등 물리적인 매체를 통해 데이터를 전송하는 데 필요한 전기적, 기계적, 절차적 특성을 정의한다.다음은 물리 계층의 주요 기술이다.
| 기술 |
|---|
| RS-232 |
| EIA/TIA-449 |
| ITU-T V 계열 |
| I.430 |
| I.431 |
| PDH |
| SONET/SDH |
| PON |
| OTN |
| DSL |
| IEEE 802.3 |
| IEEE 802.11 |
| IEEE 802.15 |
| IEEE 802.16 |
| IEEE 1394 |
| ITU-T G.hn PHY |
| USB |
| 블루투스 |
| RS-449 |
[6]
분산 컴퓨팅에서 네트워크 아키텍처는 분산 애플리케이션 아키텍처의 구조와 분류를 설명하는 데 사용된다. 분산 애플리케이션에 참여하는 노드는 종종 '네트워크'라고 불리기 때문이다.[3] 예를 들어, 공중전화망(PSTN)의 애플리케이션 아키텍처는 인텔리전트 네트워크라고 불린다. 여러 가지 특정 분류가 있지만, 모두 멍청한 네트워크(예: 인터넷)와 인텔리전트 네트워크(예: PSTN) 사이의 연속체에 있다.
OSI 모형은 계층화된 네트워크 아키텍처의 개념을 정의한다. 계층은 통신 시스템을 더 작은 부분들로 나누는 방법이다. 각 계층은 비슷한 기능들의 모임으로, 위 계층에 서비스를 제공하고 바로 아래 계층에서 서비스를 받는다. 각 계층의 인스턴스는 상위 계층의 인스턴스에 서비스를 제공하고, 하위 계층에 서비스를 요청한다.[6]
OSI 모형은 이론적으로는 훌륭하지만, 실제 구현에서는 복잡하고 비효율적이라는 비판을 받는다.[6] 또한, 일부 프로토콜은 OSI 모델의 계층 구조에 정확히 들어맞지 않는 경우도 있다.[6]
[1]
웹사이트
X.225 : Information technology – Open Systems Interconnection – Connection-oriented Session protocol: Protocol specification
https://www.itu.int/[...]
2023-03-10
3. OSI 모델과 분산 컴퓨팅
분산 애플리케이션뿐만 아니라 영구 가상 회로에서 이 용어의 사용에 대한 대표적인 예는 피어 투 피어(P2P) 서비스 및 네트워크에서 노드의 구성이다. P2P 네트워크는 일반적으로 기본 물리적 또는 논리적 네트워크 위에서 실행되는 오버레이 네트워크를 구현한다. 이러한 오버레이 네트워크는 여러 가지 구별되는 모델에 따라 노드의 특정 조직 구조, 즉 시스템의 네트워크 아키텍처를 구현할 수 있다.
4. OSI 모델과 TCP/IP 모델
개방형 시스템간 상호 접속 모델(OSI 모델)은 계층화된 네트워크 아키텍처의 개념을 정의하고 체계화한다. 추상화 계층은 통신 시스템을 더 작고 관리 가능한 부분으로 세분화하는 데 사용된다. 각 계층에서 인스턴스는 위 계층의 인스턴스에 서비스를 제공하고 아래 계층에 서비스를 요청한다.[4]
5. 비판 및 한계
참조
[2]
뉴스
What is OSI model (Open Systems Interconnection)? - Definition from WhatIs.com
https://searchnetwor[...]
2018-10-09
[3]
서적
Distributed and Cloud Computing
http://worldcat.org/[...]
[4]
뉴스
What is OSI model (Open Systems Interconnection)? - Definition from WhatIs.com
https://searchnetwor[...]
2018-10-09
[5]
서적
Distributed and Cloud Computing
http://worldcat.org/[...]
[6]
뉴스
What is OSI model (Open Systems Interconnection)? - Definition from WhatIs.com
https://searchnetwor[...]
2018-10-09
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