계층 구조
TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocole) 4계층은 네트워크에 사용되는 통신 프로토콜의 집합으로, 네트워킹 범이에 따라 4개의 추상화 계층으로 구분됩니다.
이러한 계층들은 특정 계층이 변경되어도 다른 계층이 영향을 받지 읂습니다
애플리케이션 계층
응용프로그램이 사용되는 프로토콜 계층
웹서비스, 이메일 등 실질 적으로 서비스를 제공하는 계층
- FTP : 장치간의 파일 전송 프로토콜
- SSH : 네티워크 암호화 프로토콜
- HTTP : 웹 통신 프로토콜
- SMTP : 전자메일 프로토콜
- DNS : 도메인 IP 프로토콜
전송 계층
송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공하는 계층
데이터 스트림지원, 신뢰성, 흐름 제어를 제공하며 애플리케이션 계층과 인터넷 계층간의 중계 역할을 함
- TCP : 가상회선 패킷 교환방식 (신뢰성보장 3-way handshake)
- UDP : 데이터그램 패킷 교환방식
가상회선 패킷 교환 방식
각 패킷에 가상회선 식별자가 포함되어있어 전송하고나면 회선이 해제되고 순서대로 도착하는 방식
데이터그램 패킷 교환방식
각 패킷이 독립적으로 이동하며, 최적으 경로를 선택하여 도착하기때문에 도착 순서는 보장되지 않는 방식
3-way handshake
3-웨이 핸드 쉐이크 과정을 통해 신뢰성이 구축되고 데이터 전송 시작
- SYN (SYNchronization) - 요청 플래그
- ACK (ACKnowledgement) - 응답 플래그
- ISN (Initial Seqence Numbers) - 초기 네트워크 연결할 때 패킷에 할당되는 번호
- 클라이언트는 서버클라이언트에 ISN을 담아 SYN을 보냅니다
- 서버는 클라이언트 SYN 을 수신하고 ISN + 1 값을 승인번호로 보냅니다
- 클라이언트 서버는 ISN + 1 값을 ACK 서버에 보냅니다
4-way handshake
TCP가 연결을 해제할때는 4-웨이 핸드쉐이크 과정이 발생
4번단계에서 TIME_WAIT 이 발생하는 경우는 지연 패킷이 발생할 경우 데이터 무결성 문제를 방지하기 위함
- 데이터 무결성 - 데이터의 정확성과 일관성을 유지하고 보증학는 것
- 클라이언트가 연결을 닫으려고 할 때 FIN으로 설정된 세그먼트를 보내고 [ FIN_WAIT_1 ] 가 됩니다
- 서버는 클라이언트로 클라이언트로 ACK 세그먼트를 보냅고 [CLOSE_WAIT] 상태가 되고, 클라이언트가 세그먼트를 받고나면 [FIN_WAIT_2] 상태가 됩니다
- 서버는 일정시간 후에 FIN이라는 세그먼트를 보냅니다
- 클라이언트는 [TIME_WAIT] 상태가 되고 다시 서버로 ACK를 보내고 서버는 CLOSED 됩니다. 이후 클라이언트 서버는 일정시간 대기한 후 모든 연결이 해제가 됩니다
인터넷 계층
장치로부터 받은 네트워크 패킷을 IP주소로 전송하기위해 사용되는 계층
수신이 제대로 되어있는지는 보장하지 않는 비연결형적인 특징을 가짐
- IP(Internet Protocol) : 통신에 대한 규약
- ARP(Address Resolution Protocol) : MAC 주소와 IP 주소를 서로 연결
- ICMP(Internet Control Message Protocol) : 인터넷 제어 메시지 프로토콜
링크 계층
전선, 광섬유, 무선등으로 실질적으로 데이터를 전달하는 계층
- 유선LAN : 전이중화 통신
- 트위스트 페어 케이블 : 구리선
- UTP케이블 : 실드처리하지 않고 덮은 케이블
- STP케이블 : 실드처리하고 덮은 케이블
- 광섬유 케이블 : 레이저를 이용한 통신 (100bps)
- 트위스트 페어 케이블 : 구리선
- 무선LAN : 반이중화 통신
- 와이파이 : AP(Access Point)를 통해 무선 인터넷 사용 가능
- BSS : 근거리 무선 통신 제공
- ESS : BSS가 연결된 그룹으로 장거리 무선 통신 제공
- 이더넷 프레임 : 데이터 에러 검출, 제어, 캡슐화 등을 담당
- Preamble: 이더넷 프레임 시작
- SFD(Start Frame Delimiter) : MAC주소(LAN 식별번호) 필드 시작
- DMAC, SMAC : 송,수신 MAC 주소
- Ether Type : IPv4 / IPv4 등의 IP 프로토콜 정의
- Payload : 전달받은 데이터
- CRC : 에러확인 비트
전이중화 통신
양쪽 장치가 동시에 송수신 할수 있는 방식
반이중화 통신
동시가 아닌 단방향으로만 송수신 할 수 있는 방식
- CMSA/CD - 데이터를 보내기전 캐리어 감지 등으로 충돌을 방지하는 방식
데이터으 송/수신 과정
애플리케이션 계층에서 요청된 값들은 캡슐화의 과정을 거쳐 링크계층을 통해 서버 통신을 한 후, 해당 서버의 링크계층으로부터 애플리케이션 계층으로의 비캡슐화 과정을 거쳐 데이터가 전송됩니다
- 캡슐화 과정 : 하위 계층으로 전달 될 때마다 헤더가 붙여짐
- 비캡술화 과정 : 상위 계층으로 전달 될 때마다 헤더부분을 제거함
PDU
네트워크 계층 간 전달되는 데이터 한 덩어리의 단위
각 계층마다 PDU 가 불리우는 이름이 다름
- 애플리케이션 계층 : 메시지
- 전송계층 : 세그먼트(TCP), 데이터그램(UDP)
- 인터넷 계층 : 패킷
- 링크 계층 : 프레임(데이터링크), 비트(물리)
