[네트워크] TCP/IP 4계층

프로토콜

클라이언트와 서버가 정보를 교환할 수 있도록 하는 메시지 형식에 대한 규칙 

 

IP(Internet Protocol)

= 인터넷 프로토콜

지정한 IP 주소에 데이터 조각들을 패킷이라는 통신 단위로 최대한 빠르게 목적지로 보내는 역할 

조각들의 순서가 뒤바뀌거나 일부가 누락되더라도 크게 상관하지 않고 보내는 데 집중한다. 

그래서, IP 프로토콜은 패킷의 순서 보장도 할 수 없고 패킷이 중간에 유실되도 이에 대한 방안이 없다. 

 

TCP(Transmission Control Protocol) 

= 전송 제어 프로토콜 

패킷 데이터의 전달을 보증하고 보낸 순서대로 받게 해준다. 

도착한 조각을 점검하여 줄을 세우고 망가지거나 빠진 조각을 다시 요청하는 식으로 순서를 보증한다. 

`3 way Handshake` 방식을 사용한다. 

 

IP가 인터넷 프로토콜로서 복잡한 인터넷 망 속에서 클라이언트와 서버 간에 통신할 수 있게 IP 주소와 패킷과 같은 규칙을 통해 통신을 하게 하는 것이라면, TCP는 IP 규칙만으로는 통신하기에 부족하거나 불안정하던 여러 단점들을 커버해, 패킷 전송을 제어하여 신뢰성을 보증하는 프로토콜이라고 보면 된다. 

 

3 way handshake 

상대 클라이언트와 연결이 되기 전에 가상 연결을 한 다음 패킷을 보내 확인을 하는 동작이다. 

• `SYN` : 접속 요청 
• `ACK` : 요청 수락 

4 way handshake 

TCP 연결을 해제할 때 사용하는 절차로 

양쪽이 모두 데이터를 다 보냈음을 확인한 뒤 안전하게 종료하기 위해 4단계를 거친다. 

FIN과 ACK 패킷을 주고받으며 서로 전송이 끝났음을 확인하고 안전하게 연결을 종료한다. 

 

UDP (User Datagram Protocol) 

= 사용자 데이터그램 프로토콜 

TCP와 비교해서 기능이 거의 없고 단순하다. 

목표는 오로지 빠르게 패킷을 보내는 것이다. 

순서가 보장되거나 데이터 전달이 보증되지 않는다. 

비 연결지향적 프로토콜이다. 

신뢰성을 확보하기 위해 거치던 TCP의 과정을 거치지 않기 때문에 속도가 더 빨라 실시간 영상 스트리밍과 같은 고용량 데이터를 다루는 곳에서 이용된다. 

 

TCP/IP 4계층과 OSI 7계층의 차이 

두 가지 모두 데이터 통신을 표현한 계층이지만, OSI 7계층은 데이터 통신에 필요한 계층과 역할을 정확하게 정의하려고 한 모델이다. 그에 반해 TCP/IP 4계층은 현재 인터넷에서 사용되는 프로토콜로, 조금 더 실무적이면서 프로토콜 중심으로 단순화된 모델이라고 볼 수 있다. 

 

TCP/IP 4계층 구조 

애플리케이션(응용) 계층 (Application Layer) 

사용자와 가장 가까운 계층으로 사용자와 소프트웨어 간의 소통을 담당하는 계층이다. 

데이터 단위 : 데이터, 메시지 

 

전송 계층 (Transport Layer) 

데이터 전송의 신뢰성을 보장하고, 애플리케이션 간의 데이터 통신을 관리하는 중요한 역할을 한다. 

2가지 프로토콜, TCP와 UDP가 있다. 

데이터 단위 : 세그먼트 (Segment) 

 

인터넷 계층 (Internet Layer) 

IP를 담당하는 계층이다. IP를 사용하여 데이터의 원천지와 목적지에 대한 정보를 첨부한다. 

네트워크 상에서 데이터의 전송을 담당하는 계층으로 서로 다른 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 역할을 수행한다. 

데이터 단위 : 패킷 (Packet) 

 

네트워크 연결 계층(Network Access Layer) 

물리적인 데이터의 전송을 담당하는 계층으로, 인터넷 계층과 달리 같은 네트워크 안에서 데이터가 전송된다. 

데이터 단위 : 프레임 (Frame) 

 

TCP/IP 4계층 동작 순서 

1. 송신측 클라이언트의 애플리케이션 계층에서 어느 웹 페이지를 보고 싶다라는 HTTP 요청을 한다. 
2. 그 다음에 전송 계층에서는 애플리케이션 계층에서 받은 데이터를 통신하기 위해 쉽게 조각내어 네트워크 계층에 전달한다. 
3. 네트워크 계층에서는 데이터에 IP 패킷을 추가해서 데이터 링크 계층으로 전달한다. 
4. 데이터 링크 계층에서는 수신지의 MAC 주소와 이더넷 프레임을 추가한다. 
5. 수신측에서는 데이터 링크 계층에서 데이터를 받아들여 순서대로 위의 계층에 전달하여 애플리케이션 계층까지 도달한다. 
6. 수신측 애플리케이션 계층에 도달하게 되면 클라이언트가 발신했던 HTTP 요청을 수신할 수 있게 된다. 

 

참고 

🌐 아직도 모호한 TCP / UDP 개념 ❓ 쉽게 이해하자