125. TCP/IP

TCP/IP의 개요(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

• TCP/IP 인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜이다.
• TCP/IP는 1960년대 말 ARPA에서 개발하여 ARPANET(1972)에서 사용하기 시작했다.
• TCP/IP는 UNIX의 기본 프로토콜로 사용되었고, 현재 인터넷 범용 프로토콜로 사용된다.
• TCP/IP는 다음과 같은 기능을 수행하는 TCP 프로토콜과 IP 프로토콜이 결합된 것을 의미한다.
• TCP(Transmission Control Protocol)
  • OSI 7계층의 전송 계층에 해당한다.
  • 신뢰성 있는 연결형 서비스를 제공한다.
  • 패킷의 다중화, 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어 기능을 제공한다.
  • 스트림(Stream) 전송 기능 제공한다.
  • TCP 헤더에는 Source/Destination, Port Number, Sequence Number, Acknowledgment Number, Checksum 등이 포함된다.
• IP(Internet Protocol)
  • OSI 7계층의 네트워크 계층에 해당한다.
  • 데이터그램을 기반으로 하는 비연결형 서비스를 제공한다.
  • Best Effort 원칙에 따른 전송 기능을 제공한다.
  • 패킷의 분해/조립, 주소 지정, 경로 선택 기능을 제공한다.
  • 헤더의 길이는 최소 20Byte에서 최대 60Byte이다.
  • IP 헤더에는 Version, Header Length, Total Packet Length, Header Checksum, Source IP Address, Destination IP Address 등이 포함된다.

TCP/IP의 구조

• TCP/IP 응용 계층, 전송 계층, 인터넷 계층, 네트워크 액세스 계층으로 이루어져 있다.

OSI	TCP/IP	기능
응용 계층 표현 계층 세션 계층	응용 계층	- 응용 프로그램 간의 데이터 송·수신 제공한다. - TELNET, FTP, SMTP, SNMP, DNS, HTTP 등
전송 계층	전송 계층	- 호스트들 간의 신뢰성 있는 통신 제공한다. - TCP, UDP
네트워크 계층	인터넷 계층	- 데이터 전송을 위한 주소 지정, 경로 설정을 제공한다. - IP, ICMP, IGMP, ARP, RARP
데이터 링크 계층 물리 계층	네트워크 액세스 계층	- 실제 데이터(프레임)를 송수신하는 역할을 한다. - Ethernet, IEEE 802, HDLC, X.25, RS-232C, ARQ 등

응용 계층의 주요 프로토콜

• FTP(File Transfer Protocol)
  • 컴퓨터와 컴퓨터 또는 컴퓨터와 인터넷 사이에서 파일을 주고받을 수 있도록 하는 원격 파일 전송 프로토콜이다.
• SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)
  • 전자우편 전송하는 프로토콜이다.
• TELNET
  • 멀리 떨어져 있는 컴퓨터에 접속하여 자신의 컴퓨터처럼 사용할 수 있도록 해주는 서비스이다.
  • 프로그램을 실행하는 등 시스템 관리 작업을 할 수 있는 가상의 터미널(Virtual Terminal) 기능을 수행한다.
• SNMP(Simple Network Management Protocol)
  • TCP/IP 네트워크 관리 프로토콜로 라우터나 허브 등 네트워크 기기의 네트워크 정보를 네트워크 관리 시스템에 보내는 데 사용되는 표준 통신 규약이다.
• DNS(Domain Name System)
  • 도메인 네임을 IP 주소로 매핑(Mapping)하는 시스템이다.
• HTTP(HyperText Transler Protocol)
  • 월드 와이드 웹(WWW)에서 HTML 문서를 송수신하기 위한 표준 프로토콜이다.
• MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)
  • 발행구독 기반의 메시징 프로토콜로 IoT 환경에서 자주 사용된다.

전송 계층의 주요 프로토콜

• TCP(Transmission Control Protocol)
  • 양방향 연결(Ful Duplex Connection)형 서비스를 제공한다.
  • 가상회선 연결(Virtual Circuit Connection) 형태의 서비스를 제공한다.
  • 스트림 위주의 전달(패킷 단위)을 한다.
  • 신뢰성있는 경로를 확립하고 메시지 전송을 감독한다.
  • 순서 제어 오류 제어 흐름 제어 기능을 한다.
  • 패킷의 분실, 손상, 지연이나 순서가 틀린 것 등이 발생할 때 투명성이 보장되는 통신을 제공한다.
  • TCP 프로토콜의 헤더는 기본적으로 20Byte에서 60Byte까지 사용할 수 있는데, 선택적으로 40Byte를 더 추가할 수 있으므로 최대 100Byte까지 크기를 확장할 수 있다.
• UDP(User Datagram Protocol)
  • 데이터 전송 전에 연결을 설정하지 않는 비연결형 서비스를 제공한다.
  • TCP에 비해 상대적으로 단순한 헤더 구조를 가지므로 오버헤드가 적고, 흐름 제어나 순서 제어가 없어 전송 속도가 빠르다.
  • 고속의 안정성 있는 전송 매체를 사용하여 빠른 속도를 필요로 하는 경우, 동시에 여러 사용자에게 데이터를 전달할 경우, 정기적으로 반복해서 전송할 경우에 사용한다.
  • 실시간 전송에 유리하며, 신뢰성보다는 속도가 중요시되는 네트워크에서 사용된다.
  • UDP 헤더에는 Source Port Number, Destination Port Number, Length, Checksum 등이 포함된다.
• RTCP(Real-Time Control Protocol)
  • RTP(Real-Time Control Protocol)패킷의 전송 품질을 제어하기 위한 제어 프로토콜이다.
  • 세션(Session)에 참여한 각 참여자들에게 주기적으로 제어 정보를 전송한다.
  • 하위 프로토콜은 데이터 패킷과 제어 패킷의 다중화(Multiplexing)를 제공한다.
  • 데이터 전송을 모니터링하고 최소한의 제어와 인증 기능만을 제공한다.
  • RTCP 패킷은 항상 32비트의 경계로 끝난다.

인터넷 계층의 주요 프로토콜

• IP(Internet Protocol)
  • 전송할 데이터에 주소를 지정하고 경로를 설정하는 기능을 한다.
  • 비연결형인 데이터그램 방식을 사용하는 것으로 신뢰성이 보장되지 않는다
• ICMP(Internet Control Message Protocol, 인터넷 제어 메시지 프로토콜)
  • IP와 조합하여 통신중에 발생하는 오류의 처리와 전송 경로 변경 등을 위한 제어 메시지를 관리하는 역할을 하며, 헤더는 8Byte로 구성된다.
• IGMP(Internet Group Management Protocol, 인터넷 그룹관리 프로토콜)
  • 멀티캐스트를 지원하는 호스트나 라우터 사이에서 멀티캐스트 그룹 유지를 위해 사용된다.
• ARP(Address Resolution Protocol, 주소 분석 프로토콜)
  • 호스트의 IP 주소를 호스트와 연결된 네트워크 접속 장치의 물리적 주 소(MAC Address)로 바꾼다.
• RARP(Reverse Address Resolution Protocol)
  • ARP와 반대로 물리적 주소를 IP 주소로 변환하는 기능을 한다.

네트워크 액세스 계층의 주요 프로토콜

• Ethernet(IEEE 802.3)
  • CSMA/CD 방식의 LAN
• IEEE 802
  • LAN을 위한 표준 프로토콜
• HDLC
  • 비트 위주의 데이터 링크 제어 프로토콜
• X.25
  • 패킷 교환망을 통한 DTE와 DCE 간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜
• RS-232C
  • 공중전화 교환(PSTN)을 통한 DTE와 DCE 간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜