TCP/IP 모델
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 모델은 네트워크 통신을 위한 프로토콜의 집합이다. OSI 7 계층 모델과 비교하면 더 실용적이고 간결한 구조로, 네트워크 통신의 기본 원리를 이해하는 데 필수적이다.
TCP/IP 모델의 4계층
죽지도 않고 다시 돌아온 TCP/IP 모델은 다음과 같이 4개의 계층으로 구성된다:
| 계층 | 설명 | 대표 프로토콜 |
|---|---|---|
| 응용 계층 | 사용자와 네트워크 간 데이터 전송 | HTTP, FTP, SMTP, DNS 등 |
| 전송 계층 | 프로세스 간 데이터 전송 및 흐름 제어, 오류 검출 | TCP, UDP |
| 인터넷 계층 | 패킷을 목적지까지 전송 (라우팅, IP 주소) | IP, ICMP, ARP, RARP |
| 네트워크 액세스 계층 | 물리적 데이터 전송 (LAN, WLAN, 유선, 무선) | Ethernet, Wi-Fi, PPP 등 |
IP(Internet Protocol)
IP(인터넷 프로토콜)는 인터넷을 구성하는 핵심 프로토콜로, 네트워크 상에서 데이터를 패킷 형태로 목적지까지 전달하는 역할을 한다.
IP의 주요 기능은 다음과 같다:
- 주소 지정(Addressing): 각 장치에 고유한 IP 주소를 부여하여 식별 가능하도록 함.
- 라우팅(Routing): 데이터를 여러 네트워크를 거쳐 목적지까지 전달.
- 비연결형(Connectionless): 데이터를 보낼 때 연결을 설정하지 않으며, 각 패킷이 독립적으로 전달됨.
- 최선형 전달(Best-effort Delivery): 패킷을 최대한 전달하려 하지만, 품질 보장은 없음 (손실 가능).
IP는 크게 IPv4와 IPv6 두 가지 버전이 존재한다.
IPv4 (Internet Protocol Version 4)
IPv4는 현재 가장 널리 사용되는 IP 버전으로, 32비트 주소 체계를 사용하여 총 약 43억 개 (2³²개)의 고유 주소를 제공한다.
IPv4 주소 체계
- IPv4 주소는 32비트(4바이트)로 구성되며, 일반적으로 10.0.1.1과 같은 점(dot)으로 구분된 10진수 표기법을 사용한다.
- 예:
192.168.1.1,172.16.0.1
IPv4의 한계
- 주소 부족 문제 - 43억 개의 주소는 기하급수적으로 증가하는 인터넷 장치(스마트폰, IoT 등)를 감당하기 어려움.
- 보안 문제 - 기본적으로 보안 기능이 부족하여, IPsec(보안 프로토콜)과 같은 추가적인 보안 기술이 필요함.
- QoS 지원 부족 - IPv4는 실시간 트래픽(예: 영상 스트리밍, 화상회의)에 대한 품질 보장(QoS)을 제공하는 기능이 제한적임.
이를 해결하기 위해 IPv6가 개발되었다.
IPv6 (Internet Protocol Version 6)
IPv6는 IPv4의 한계를 극복하기 위해 개발된 차세대 인터넷 프로토콜이다. 128비트 주소 체계를 사용하여, 약 3.4 x 10³⁸개의 주소(2¹²⁸개)를 제공한다.
IPv6 주소 체계
- IPv6 주소는 128비트(16바이트)로 구성되며, 콜론(:)으로 구분된 16진수 표기법을 사용한다.
- 예:
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 - 연속된
0은::으로 축약 가능 (예:2001:db8::1)
IPv6의 장점
- 거의 무제한의 주소 공간 - IPv4의 주소 부족 문제 해결.
- 향상된 보안 - IPsec을 기본적으로 지원하여 보안 기능이 강화됨.
- 향상된 QoS(품질 보장) - 패킷 우선순위 및 플로우 라벨(Flow Label) 기능으로 실시간 트래픽 최적화.
- 라우팅 효율성 개선 - 보다 단순한 헤더 구조와 네트워크 자동 설정 기능 제공.
IPv6 도입의 어려움
- 기존 IPv4 기반 네트워크와의 호환성 문제.
- 모든 네트워크 장비(라우터, 스위치 등)의 IPv6 지원 필요.
- IPv6 채택이 지연되면서 여전히 IPv4와 함께 사용되는 경우가 많음 (Dual Stack 방식).
IPv4와 IPv6 비교
| 항목 | IPv4 | IPv6 |
|---|---|---|
| 주소 길이 | 32 비트 (4바이트) | 128비트 (16바이트) |
| 주소 개수 | 약 43억 개 | 사실상 무제한 |
| 표기법 | 점(.)으로 구분된 10진수 | 콜론(:)으로 구분된 16진수 |
| 예제 | 192.168.1.1 | 2001:db8::1 |
| 보안 | 추가적인 보안(IPsec) 필요 | IPsec 기본 지원 |
| QoS 지원 | 제한적 | Flow Label을 통한 개선된 QoS |
| NAT 필요성 | 필요 (주소 부족으로 NAT 사용) | 불필요 (충분한 주소 공간) |
--
정리
- TCP/IP 모델은 인터넷에서 데이터가 전달되는 방식을 정의하는 4계층 모델이다.
- IP(Internet Protocol)은 네트워크에서 데이터를 목적지까지 전송하는 핵심 프로토콜이다.
- IPv4는 현재 널리 사용되고 있지만, 주소 부족과 보안 문제 등 한계를 가지고 있다.
- IPv6는 주소 공간 확대, 보안 강화, QoS 향상 등의 장점을 제공하지만, 기존 네트워크와의 호환성 문제로 인해 완전한 전환이 지연되고 있다.
Turning Vision into Reality.