[Network] TCP/IP 동작순서

📌 웹 개발자라면 필수로 알고 있어야 하는 개념인 TCP/IP와 HTTP에 대해 간단하게 기술하고, 기본적인 개념에 대해 정리하려고 한다.

인터넷 네트워크

인터넷 통신

클라이언트와 서버가 서로 통신하기 위해서는 각자의 IP 주소가 필요하다. 왜냐하면, 인터넷 망에는 수많은 노드들이 있고 요청하고, 받는 주소가 지정되어 있어야만 정확한 통신이 가능하기 때문이다. 이때, 패킷이라는 통신 단위로 데이터를 전달하게 되는데 해당 패킷에는 출발지IP와 목적지IP, 전송 데이터의 정보가 들어있다.

IP 프로토콜의 한계

하지만 IP주소 만으로는 정확한 데이터를 주고 받는데 한계가 있다.

1. 비 연결성: 패킷을 받을 대상이 없거나 불능 상태여도 무조건 패킷 전송
2. 비 신뢰성: 중간에 패킷이 사라지거나, 순서대로 오지 않는 경우
3. 프로그램 구분: 같은 IP를 사용하는 서버에서 통신하는 application이 두개 이상인 경우

이런 경우를 극복하기 위해 TCP, UDP프로토콜이 등장하게 된다.

TCP Protocol

먼저, 인터넷 프로토콜 스택의 4계층을 먼저 살펴본다.

앞서 말한 IP는 인터넷 계층에 해당하며, TCP와 UDP는 전송계층에 해당한다.

동작 순서를 살펴보면, 클라이언트의 프로그램이 Hello world라는 메시지를 생성하면 SOCKET LIBRARY를 통해서 전달이 되고 OS에선 TCP정보를 생성하고 메시지 데이터를 포함하게 된다. 그다음 TCP정보가 포함된 IP패킷을 생성하게 되고 LAN을 통해 서버로 전송하게 된다.
최종적으로 TCP/IP 패킷에 들어있는 정보는 아래와 같다.

TCP Protocol의 특징

TCP는 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol)이라고도 하며 특징은 아래와 같다.

1. 연결지향 - TCP 3 way handshake
   
   클라이언트가 접속 요청을 보내면 서버가 요청수락과 함께 데이터를 전송하고, 클라이언트는 잘 받았다고 다시 요청수락 응답을 보내는 과정

2. 데이터 전달 보증
   
   클라이언트가 데이터를 전송하면 서버는 데이터를 잘 받았다고 응답 메시지를 보내는 과정을 진행

3. 순서 보장
   
   클라이언트가 보낸 패킷이 서버에 순서가 정상적으로 도착하지 않았다면, 정상적으로 도착하지 않은 패킷부터 차례대로 다시 보내라고 응답하게 된다.
   클라이언트가 요청하는 데이터의 크기가 크면 MTU 단위로 데이터를 쪼개는데 이 쪼갠 데이터를 세그먼트라고 하게 된다. 세그멘트를 송신할 때마다 쪼개진 데이터의 순서를 알 수 있도록 sequence 번호가 tcp헤더에 기록이 되는데, 이 헤더를 통해 패킷의 순서를 알 수 있다.

포트(port)

포트란 같은 IP내에서 프로세스를 구분하기 위해 필요한 번호이다.

• FTP: 20, 21
• TELNET: 23
• HTTP: 80
• HTTPS: 443

글을 마치며, 학부생때 배운 내용이었지만 시간이 지나면서 점점 퇴화되고 있었는데 다시 개념을 다지며 기본적인 것이 가장 중요하다는 생각을 또 하게 된다. 그냥 책만 읽을땐 지루하고 크게 이해되지 않는 내용이었는데 실무를 조금 하고 나니 무슨 의미인지 더 크게 와닿는것 같다. 인강도 좋지만, 역시 심도 있게 공부하려면 책이 최고인 것 같다. :-)

(참고)인프런의 김영한님 HTTP강의
https://www.inflearn.com/course/http-%EC%9B%B9-%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC/dashboard