TCP/IP 계층

Transmission Control Protocol/Internet Protocol

계층 구조

Application - Transport - Internet - Link

+) OSI 7계층: Application 계층을 3개로 쪼개고 링크 계층을 두 개로 나눠 부름

Application - Presentation - Session - Transport - Network - Data link - Physical

계층 나눈 이유: 특정 계층이 변경되었을 때 다른 계층이 영향을 받지 않음

ex) Transport 계층이 TCP에서 UDP로 바뀌어도 나머지 계층은 그대로

1. Application Layer

응용 프로그램이 사용되는 프로토콜 계층

FTP(파일 전송), HTTP(웹 이용), SSH(암호화), SMTP(메일 전송), DNS(도메인 이름 IP 매핑) 등

2. Transport Layer

송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스 제공

TCP - 패킷 순서 보장하며 신뢰성 구축.

• 패킷 교환 방식
  • 가상회선 패킷 교환 방식: 가상의 경로를 설정하여 패킷을 순서대로 보냄
  • 데이터그램 패킷 교환 방식: 각 패킷을 독립적으로 뿌림. 순서 섞여 도착 가능.
• 연결 성립 과정
  • 3-way handshake (Client) SYN(연결 요청, Synchronization) - ISN(첫 패킷 시퀀스 번호)담아 SYN 보냄 (Server) SYN, ACK - SYN 수신하고 서버의 ISN보냄. 승인번호 Client ISN+1 보냄. (Client) ACK(응답, Acknowledgement) - 서버의 ISN+1 값 담아 ACK 서버로 보냄
    
• 연결 해제 과정

  • 4-way handshake

    (Client) FIN 세그먼트 보내고 FIN_WAIT_1 상태로 들어감
    (Server) ACK 세그먼트 보내고 CLOSE_WAIT 상태로 들어감 (client 받으면 FIN_WAIT_2로)
    (Server) ACK을 보내고 일정 시간 뒤 FIN 세그먼트 보냄
    (Client) 서버로 ACK 보내고 TIME_WAIT 상태 후 CLOSED

    +) TIME_WAIT: 지연 패킷 발생 및 두 장치 연결 닫혔는지 체크하기 위함

UDP - 순서를 보장하지 않고 수신 여부 확인X.

3. Internet Layer

받은 네트워크 패킷을 IP주소로 지정된 목적지로 전송.

제대로 받았는지 보장하지 않는 비연결형적 특징을 가짐.

ex) IP, ARP, ICMP 등

4. Link Layer

전선, 무선 등으로 실질적으로 데이터 전달하며 장치 간 신호 주고받는 규칙 정함.

• 유선 LAN
  • 전이중화(full duplex)통신: 양쪽 장치가 동시에 송수신 가능
  • CSMA/CD: 데이터 전송 이후 충돌 신호 오면 일정 시간 이후 재전송
  • 케이블: Twisted Pair Cable, 광섬유 등
• 무선 LAN
  • 반이중화(half duplex)통신: 양쪽 장치 서로 통신 가능하나 동시에 불가. 한 번에 한 방향
  • CSMA/CA: 데이터 전송 전 Carrier sensing 과정 거침. IFS만큼 기다리며 계속 사용 중이면 간격 늘려가며 기다린 후 통신

5. 계층 간 데이터 송수신 과정

(Client) Application - Transport - Internet - Link - (Server) Link - Internet - Transport - Application

• 캡슐화 과정 - 상위 계층의 헤더와 데이터를 하위 계층의 데이터 부분에 포함시키고 해당 계층의 헤더를 삽입.
• 비캡슐화 과정 - 하위 계층에서 상위 계층으로 가며 각 계층의 헤더 부분을 제거

PDU

Protocol Data Unit - 데이터 덩어리의 단위이며 계층마다 다름

헤더(제어 정보)와 페이로드(데이터)로 구성되어 있음.

Application - Message

Transport - Segment, Datagram

Internet - Packet

Link - Frame, bit