TCP/IP 4계층 모델

• 인터넷 프로토콜 스위트 (internet protocol suite) : 인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정보를 주고받는 데 쓰이는 프로토콜의 집합
• 이를 TCP/IP 4계층 모델이나 OSI 7계층 모델로 설명하기도 함

계층 구조

• 특정 계층이 변경되었을 때 다른 계층에 영향을 받지 않도록 설계됨

• 애플리케이션 계층
  • 응용프로그램이 사용되는 프로토콜 계층
  • 웹서비스, 이메일 등 서비스를 실질적으로 제공하는 계층
  • FTP : 장치와 장치 간의 파일을 전송하는 데 사용되는 표준 통신 프로토콜
  • SSH : 보안되지 않은 네트워크에서 네트워크 서비스를 안전하게 운영하기 위한 암호화 네트워크 프로토콜
  • HTTP : WWW를 위한 데이터 통신의 기초이자 웹사이트를 이용하는데 쓰는 프로토콜
  • SMTP : 전자 메일 전송을 위한 인터넷 표준 통신 프로토콜

• 전송 계층
  • 송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공하며 애플리케이션계층과 인터넷계층 사이의 데이터 중계 역할
  • TCP
    • 패킷 사이의 순서 보장
    • 연결지향 프로토콜 사용, 신뢰성을 구축하여 수신 여부를 확인
    • 가상회선 패킷 교환 방식
  • UDP
    • 순서를 보장하지 않음
    • 수신 여부 확인하지 않음
    • 데이터그램 패킷 교환 방식
  • 가상회선 패킷 교환 방식
    • 각 패킷에는 가상회선 식별자가 포함되며 모든 패킷을 전송하면 가상회선이 해제되고 패킷들은 전송된 순서대로 도착하는 방식
  • 데이터그램 패킷 교환 방식
    • 패킷이 독립적으로 이동하며 최적의 경로를 선택하여 가고, 도착한 순서가 다를 수 있는 방식
  • TCP 연결 성립 과정
    • TCP는 신뢰성을 확보할 때 ‘3-웨이 핸드셰이크’ 라는 작업을 거침
      1. SYN(SYNchronization) 단계 : 클라이언트의 ISN(임의의 시퀀스 번호, Initial Sequence Numbers) → 서버
      2. SYN + ACK(ACKnowledgement) 단계 : 서버에서 클라이언트의 ISN 수신하고 서버의 ISN과 클라이언트의 ISN+1 → 클라이언트
      3. ACK 단계 : 클라이언트는 서버의 ISN + 1 한 승인번호 → 서버
      • 서버의 승인번호 = 클라이언트의 ISN + 1
      • 클라이언트의 승인번호 = 서버의 ISN + 1
  • TCP 연결 해제 과정
    • TCP는 연결을 해제할 때 ‘4-웨이 핸드셰이크’ 라는 작업을 거침
      1. 클라이언트가 연결을 닫으려할 때 FIN → 서버
         • 클라이언트는 FIN_WAIT_1 상태, 서버 응답 대기 상태
      2. 서버는 ACK 승인 세그먼트 → 클라이언트
         • 서버는 CLOSE_WAIT 상태, 클라이언트는 세그먼트를 받으면 FIN_WAIT_2 상태
      3. 서버는 ACK를 보낸 후 일정 시간 이후 FIN → 클라이언트
      4. 클라이언트는 TIME_WAIT 상태, ACK → 서버, 서버는 CLOSED 상태

• 인터넷 계층
  • 장치로부터 받은 네트워크 패킷을 IP 주소로 지정된 목적지로 전송하기 위해 사용되는 계층

• 링크 계층
  • 장치 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층, 네트워크 접근 계층이라고도 함
  • 물리계층과 데이터링크 계층으로 나누기도 함
  • 물리계층은 무선 LAN과 유선 LAN을 통해 0과 1 로 이루어진 데이터를 보내는 계층
  • 데이터링크계층은 이더넷 프레임을 통해 에러 확인, 흐름 제어, 접근 제어를 담당하는 계층

• 계층 간 데이터 송수신 과정

  • 캡슐화 과정

    • 상위 계층의 헤더와 데이터를 하위 계층의 데이터 부분에 포함시키고 해당 계층의 헤더를 삽입하는 과정

    • TCP(L4)헤더 세그먼트화 or 데이터그램화

      → IP(L3)헤더 패킷화

      → 프레임헤더 프레임화

  • 비캡슐화 과정

    • 하위 계층에서 상위 계층으로 가며 각 계층의 헤더 부분을 제거하는 과정
    • 패킷화 → 세그먼트화 or 데이터그램화 → 메시지화

PDU (Protocol Data Unit)

• 어떠한 네트워크 계층에서 다른 계층으로 데이터가 전달될 때 한 덩어리의 단위

• 제어 관련 정보들이 포함된 ‘헤더’, 데이터를 의미하는 ‘페이로드’로 구성됨

• 계층마다 부르는 명칭이 다름

  애플리케이션	메시지
  전송	세그먼트(TCP), 데이터그램(UDP)
  인터넷	패킷
  링크	프레임(데이터링크), 비트(물리)