[네트워크]

전예훈·2023년 5월 3일

인터넷이 대중화 되면서 네트워크는 컴퓨터 기술에서 빼놓을 수 없는 분야가 되고 있다.
현재 우리는 언제 어디서나 인터넷에 접속하여 필요한 정보를 찾고 사람들과 연락을 주고 받을 수가 있는데
이러한 네트워크의 유래는 냉전시대 때 통신망구축을 위해 추진되었는데 이때 사용 되었던 회선교환 방식이 아닌 패킷교환 방식으로 네트워크를 구축하다 이를 토대로 인터넷 통신 방식의 기반이 세워 졌다.

회선교환 방식

패킷 교환 방식

발신자와 수신자 사이에 데이터를 전송할 전용선을 미리 할당하고 둘을 연결한다(우리가 전화하는 방식)
연결하고 싶은 상대가 다른 상대와 연결중이라면, 상대방은 이미 다른 상대와의 전용선과 연결되어 있기 때문에 그 연결이 끊어지고 나서야 상대방과 연결할 수 있음
특정 회선이 끊어지는 경우에는 처음부터 다시 연결을 성립해야 함

회선교환 방식은 즉시성이 떨어 진다는 비효율이 존재한다.

패킷교환 방식

패킷교환 방식은 기존에 전화에서 사용했던 회선교환 방식의 단점을 보완한 방식으로 패킷이라는 단위로 데이터를 잘게 나누어 전송하는 방식

소포를 보내듯 각 패킷에는 출발지와 목적지 정보가 있고 이에 따라 패킷이 목적지를 향해 가장 효율적인 방식으로 이동할 수 있음
이를 이용하면 특정 회선이 전용선으로 할당되지 않기 때문에 빠르고 효율적으로 데이터를 전송할 수 있음

인터넷 프로토콜, 줄여서 IP는 출발지와 목적지의 정보를 IP 주소라는 특정한 숫자값으로 표기하고 패킷단위로 데이터를 전송하게 됨

IP와 IP Packet

복잡한 인터넷 망 속 수많은 노드(하나의 서버 컴퓨터)를 지나 클라이언트와 서버가 통신하기 위해서는 출발지에서 목적지까지 데이터가 무사히 전달되기 위한 규칙이 필요하다.

그래서 흔히 말하는 IP(인터넷 프로토콜) 주소를 컴퓨터에 부여하여 이를 이용하여 통신하며 IP 주소(IP Address)에 패킷(Packet)이라는 통신 단위로 데이터를 전달한다.

IP패킷에서 패킷은 pack과 bucket이 합쳐진 단어로 소포로 비유할 수 있다. IP 패킷은 이를 데이터 통신에 적용한 것으로 우체국 송장처럼 전송 데이터를 무사히 전송하기 위해 출발지 IP, 목적지 IP와 같은 정보가 포함되어 있다.

IP와 IP Paket - 클라이언트 패킷 전달

패킷 단위로 전송을 하면 노드들은 목적지 IP에 도달하기 위해 서로 데이터를 전달한다. 이를 통해 복잡한 인터넷 망 사이에서도 정확한 목적지로 패킷을 전송할 수 있게 된다.

IP와 IP Paket - 서버 패킷 전달

서버에서 무사히 데이터를 전송받는다면 서버도 이에 대한 응답을 돌려줘야 한다. 서버 역시 IP패킷을 이용해 클라이언트에 응답을 전달한다.

IP 프로토콜의 한계점

비연결성

패킷을 받을 대상이 없거나 서비스 불능 상태여도 패킷 전송
클라이언트는 서버의 상태를 파악할 방법이 없기 때문에 패킷을 그대로 전송하게 됨

비신뢰성

중간에 패킷이 사라질 수 있음
중간에 있는 서버가 데이터를 전달하던 중 장애가 생겨 패킷이 중간에 소실되더라도 클라이언트는 이를 파악할 방법이 없음
패킷의 순서를 보장할 수 없음

OSI 7계층과 TCP/IP 4계층

네트워크 프로토콜 계층은 다음과 같이 OSI7계층과 TCP/IP 4 계층으로 나눌 수 있다. IP 프로토콜 보다 더 높은 계층에 TCP 프로토콜이 존재하기 때문에 앞서 다룬 IP 프로토콜의 한계를 보완할 수 있다.

TCP/IP 4 계층은 OSI 7 계층보다 먼저 개발되었으며 TCP/IP 프로토콜의 계층은 OSI 모델의 계층과 정확하게 일치하지 않는다. 실제 네트워크 표준은 업계표준을 따르는 TCP/IP 4 계층에 가깝다.

TCP/IP 패킷

TCP 세그먼트에는 IP 패킷의 출발지 IP와 목적지 IP 정보를 보완할 수 있는 출발지 PORT, 목적지 PORT, 전송 제어, 순서, 검증 정보 등을 포함함.

TCP 특징
전송제어 프로토콜(Transmission Control Protocol).
TCP는 같은 계층에 속한 UDP에 비해 상대적으로 신뢰할 수 있는 프로토콜

연결 지향 - TCP 3 way handshake(가상 연결)
데이터 전달 보증
순서 보장
신뢰할 수 있는 프로토콜

연결 지향 - TCP 3 way handshake(가상 연결)

TCP는 장치들 사이에 논리적인 접속을 성립하기 위하여 3 way handshake를 사용하는 연결지향형 프로토콜

클라이언트는 서버에 접속을 요청하는 SYN 패킷을 보낸다.
서버는 SYN요청을 받고 클라이언트에게 요청을 수락한다는 ACK 와 SYN가 설정된 패킷을 발송하고 클라이언트가 다시 ACK으로 응답하기를 기다린다.
클라이언트가 서버에게 ACK을 보내면 이 이후로부터 연결이 성립되며 데이터를 전송할 수 있다

UDP 특징

사용자 데이터그램 프로토콜 (User Datagram Protocol)
UDP는 IP 프로토콜에 PORT, 체크섬 필드 정보만 추가된 단순한 프로토콜