[네트워크] 캡슐화와 역캡슐화, PDU 정리

캡슐화와 역캡슐화

 

네트워크에서 정보를 주고받는 과정에는 정해진 순서가 있다.

 

송신 측은 데이터를 위 계층에서 아래 계층으로 내려보내며 전송 준비를 한다.  

수신 측은 아래 계층에서 위 계층으로 데이터를 올려보내며 원래 데이터를 복원한다.

 

보내는 과정과 받는 과정은 서로 반대 방향으로 이루어진다.

송신 과정: 상위 계층에서 하위 계층으로 이동
수신 과정: 하위 계층에서 상위 계층으로 이동

 

이 과정에서 여러 프로토콜이 함께 사용된다.

 

프로토콜은 노드 간에 정보를 올바르게 주고받기 위해 정해진 규칙이다.
각 프로토콜은 저마다 목적과 특징을 가진다.

 

예를 들어 어떤 프로토콜은 목적지까지 데이터를 전달하는 데 사용되고, 어떤 프로토콜은 신뢰성 있는 전송을 위해 사용된다.
프로토콜의 목적이 다르기 때문에 각 계층에서 붙는 헤더의 내용도 달라진다.

 

 

캡슐화

캡슐화(encapsulation)는 메시지가 송신되는 과정에서 각 계층의 프로토콜에 맞는 헤더나 트레일러가 덧붙는 과정이다.

 

응용 프로그램에서 보낼 데이터가 만들어지면, 이 데이터는 아래 계층으로 내려가면서 여러 프로토콜의 헤더를 차례대로 붙이게 된다.

 

응용 계층 데이터
전송 계층 헤더 추가
네트워크 계층 헤더 추가
데이터 링크 계층 헤더와 트레일러 추가
물리 계층에서 비트 신호로 변환

 

각 계층은 상위 계층에서 받은 데이터를 자신의 페이로드로 본다.
그리고 자기 계층의 프로토콜에 맞는 헤더나 트레일러를 붙인 뒤 하위 계층으로 전달한다.

 

예를 들어 전송 계층에서 헤더가 붙은 데이터는 네트워크 계층으로 내려간다.
네트워크 계층은 이 전체를 하나의 페이로드로 보고, 여기에 네트워크 계층 헤더를 붙인다.

 

택배로 비유하면 책을 포장하고, 상자에 넣고, 송장을 붙이는 과정과 비슷하다.
실제로 보내고 싶은 내용은 책이지만, 배송을 위해 포장과 송장 같은 부가 정보가 붙는다.

 

네트워크에서도 실제로 보내고 싶은 데이터에 여러 계층의 헤더가 붙어 목적지까지 이동할 수 있는 형태가 된다.

 

 

 

 

역캡슐화

역캡슐화(decapsulation)는 수신 측에서 캡슐화 과정 중 붙었던 헤더와 트레일러를 제거하는 과정이다.

 

송신 측에서 계층을 내려가며 헤더를 붙였다면, 수신 측에서는 계층을 올라가며 해당 계층의 헤더를 제거한다.

 

수신 측의 데이터 링크 계층은 데이터 링크 계층 헤더와 트레일러를 확인한 뒤 제거한다.

 

그다음 네트워크 계층은 네트워크 계층 헤더를 확인하고 제거한다.

 

전송 계층은 전송 계층 헤더를 확인하고 제거한다.

 

마지막으로 응용 계층에 도착하면 원래 보내고자 했던 데이터가 남는다.

 

데이터 링크 계층에서 데이터 링크 계층 헤더와 트레일러 제거
네트워크 계층에서 네트워크 계층 헤더 제거
전송 계층에서 전송 계층 헤더 제거
응용 계층에서 원래 데이터 확인

 

송신 과정에서 포장했던 것을 수신 과정에서 하나씩 벗겨내는 것과 같다.

 

 

 

PDU

PDU(Protocol Data Unit)는 각 계층에서 송수신되는 메시지의 단위이다.

 

계층마다 데이터를 부르는 이름이 다르다.
각 계층은 상위 계층에서 받은 데이터에 자신의 헤더나 트레일러를 붙여 새로운 단위로 다룬다.

 

현재 계층의 PDU는 다음처럼 볼 수 있다.

현재 계층의 PDU = 상위 계층 데이터 + 현재 계층의 헤더 또는 트레일러

 

OSI 모델에서는 계층별 PDU를 다음과 같이 부른다.

 

 

전송 계층에서는 사용하는 프로토콜에 따라 이름이 달라질 수 있다.
TCP를 사용하면 보통 세그먼트라고 하고, UDP를 사용하면 데이터그램이라고 부른다.

 

네트워크 계층의 PDU는 패킷이라고 한다.
다만 패킷 교환 네트워크에서 말하는 넓은 의미의 패킷과 구분하기 위해 IP 패킷이라고 부르기도 한다.

 

데이터 링크 계층의 PDU는 프레임이다.

 

물리 계층에서는 데이터를 0과 1의 비트로 전송한다.

 

 

 

정리

네트워크에서 메시지를 송수신할 때는 여러 계층을 거친다.

 

송신 측에서는 데이터가 상위 계층에서 하위 계층으로 내려가며 각 계층의 헤더나 트레일러가 붙는다.
이 과정을 캡슐화라고 한다.

 

각 계층은 상위 계층에서 받은 데이터를 자신의 페이로드로 보고, 자기 계층의 프로토콜에 맞는 부가 정보를 붙인다.

 

수신 측에서는 하위 계층에서 상위 계층으로 올라가며 캡슐화 과정에서 붙었던 헤더와 트레일러를 제거한다.
이 과정을 역캡슐화라고 한다.

 

각 계층에서 주고받는 메시지 단위를 PDU라고 한다.

 

응용, 표현, 세션 계층에서는 데이터라고 부르고, 전송 계층에서는 세그먼트 또는 데이터그램이라고 부른다.
네트워크 계층에서는 패킷, 데이터 링크 계층에서는 프레임, 물리 계층에서는 비트라고 부른다.

 

캡슐화와 역캡슐화를 이해하면 네트워크 계층 구조에서 데이터가 어떻게 송신되고 수신되는지 더 쉽게 볼 수 있다.