[10분 테코톡] 🔮 수리의 TCP/IP

TCP/IP 의 계층

1 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer):

이 계층은 물리적 네트워크 하드웨어와 관련된 것으로, 데이터 링크 계층과 물리 계층의 기능을 포함한다.
네트워크 인터페이스 계층은 물리적 매체를 통해 실제 데이터 패킷을 전송합니다.
이 계층의 예로는 이더넷, Wi-Fi, PPP 등이 있다.

2 인터넷 계층 (Internet Layer):

이 계층은 데이터를 소스에서 목적지로 라우팅하는 역할을 한다.
가장 중요한 프로토콜은 인터넷 프로토콜 (IP)로, 패킷의 라우팅 및 전달을 담당한다.
기타 프로토콜로는 ICMP (인터넷 제어 메시지 프로토콜), ARP (주소 확인 프로토콜) 등이 있다.

3 전송 계층 (Transport Layer):

이 계층은 호스트 간의 데이터 전송을 관리한다.
TCP (전송 제어 프로토콜)와 UDP (사용자 데이터그램 프로토콜)는 이 계층의 주요 프로토콜이다.
TCP는 신뢰성 있는 연결 지향적 서비스를 제공하는 반면, UDP는 연결 없이 빠른 데이터 전송을 제공합니다.

4 응용 계층 (Application Layer):

사용자와 직접 상호작용하는 네트워크 응용 프로그램을 위한 계층이다.
이 계층은 네트워크 서비스를 응용 프로그램에 제공한다.
이 계층에 속하는 프로토콜로는 HTTP (하이퍼텍스트 전송 프로토콜), FTP (파일 전송 프로토콜), SMTP (간단한 메일 전송 프로토콜) 등이 있다.

웹 브라우저에서 www.google.com 을 입력하면?

1 응용 계층 (Application Layer):

사용자가 웹 브라우저에 "www.google.com"을 입력하면, 브라우저는 HTTP 프로토콜을 사용하여 웹 서버에 연결을 요청한다.
브라우저는 도메인 이름 시스템 (DNS)을 통해 "www.google.com"의 IP 주소를 조회한다. DNS 조회는 일반적으로 UDP를 사용한다.

2 전송 계층 (Transport Layer):

DNS 응답으로 IP 주소를 받으면, 브라우저는 TCP 프로토콜을 사용해 해당 IP 주소로 연결을 초기화한다. 이것은 TCP 핸드셰이크 과정을 포함한다.
TCP는 데이터 전송의 신뢰성을 보장하며, 데이터가 올바르게 전송되고 수신되었는지 확인한다.

3 인터넷 계층 (Internet Layer):

TCP에서 데이터 패킷으로 변환된 HTTP 요청은 IP 프로토콜을 사용하여 목적지 주소로 라우팅된다.
이 계층에서는 패킷이 최적의 경로를 통해 목적지까지 전달된다. 이 과정에서 라우터와 스위치 등 네트워크 장비들이 패킷을 중계한다.

4 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer):

데이터 패킷은 이 계층을 통해 물리적 네트워크로 전송된다. 여기에는 이더넷, Wi-Fi, 셀룰러 연결 등이 포함될 수 있다.
패킷은 이 계층을 통해 물리적 매체(예: 케이블, 무선 신호)를 통해 전송되고, 최종 목적지인 Google 서버에 도달한다.

mac 주소

MAC 주소(Medium Access Control Address)는 네트워크 상에서 하드웨어 장치를 고유하게 식별하는 데 사용되는 주소다. 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC) 또는 네트워크 카드에 할당되는 이 주소는 데이터 링크 계층에서 통신을 위해 필요하다.

특징

MAC 주소(Medium Access Control Address)는 네트워크 상에서 하드웨어 장치를 고유하게 식별하는 데 사용되는 주소입니다. 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC) 또는 네트워크 카드에 할당되는 이 주소는 데이터 링크 계층에서 통신을 위해 필요합니다. 다음은 MAC 주소에 대한 몇 가지 주요 특징입니다:

1 고유성: MAC 주소는 전 세계적으로 고유하다. 각 네트워크 인터페이스에는 제조업체에서 할당된 고유한 MAC 주소가 있다.

2 형식: MAC 주소는 일반적으로 12자리의 16진수로 표현된다. 예: 00:1A:2B:3C:4D:5E. 이 주소는 6개의 2자리 숫자로 나뉘며, 각 숫자는 콜론(:) 또는 하이픈(-)으로 구분된다.

3 할당 방법: MAC 주소의 처음 6자리는 제조업체를 식별하는 조직 고유 식별자(OUI)이다. 나머지 6자리는 제조업체가 장치에 고유하게 할당한다.

4 용도: MAC 주소는 네트워크 상에서 장치 간의 통신을 위해 사용된다. 예를 들어, Wi-Fi 또는 이더넷 네트워크에서 장치가 데이터를 보내거나 받을 때, 해당 장치의 MAC 주소가 사용된다.

ARP (Address Resolution Protocol)

ARP (Address Resolution Protocol)는 네트워크 상에서 IP 주소를 해당하는 MAC (Media Access Control) 주소로 변환하는 데 사용되는 프로토콜이다. 간단히 말해서, ARP는 네트워크 상의 장치가 IP 주소를 알고 있을 때 해당 IP 주소를 가진 장치의 물리적 주소 (MAC 주소)를 찾는 데 사용된다.

1 ARP 요청:

네트워크 상의 한 장치가 다른 장치에 데이터를 보내려고 할 때, 송신 장치는 수신 장치의 MAC 주소를 알아야 한다.
송신 장치는 자신이 알고 있는 수신 장치의 IP 주소와 함께 ARP 요청 패킷을 네트워크에 브로드캐스트한다. 이 요청은 "이 IP 주소를 가진 장치의 MAC 주소는 무엇입니까?"라는 질문을 포함한다.

2 ARP 응답:

네트워크 상의 모든 장치는 이 ARP 요청을 받지만, 요청된 IP 주소를 가진 장치만이 응답한다.
해당 장치는 자신의 MAC 주소를 포함한 ARP 응답을 송신 장치에게 보낸다.

한마디로, 사설 ip 주소를 가지고 mac 주소를 찾아준다.

TCP

TCP (Transmission Control Protocol)는 신뢰할 수 있는 데이터 전송을 보장하기 위해 연결 지향적 프로토콜을 사용한다. TCP 연결의 설정과 종료에는 "3-way handshaking"과 "4-way handshaking"이라는 두 가지 주요 과정이 있다.

3-Way Handshaking (연결 설정)

1 SYN:

클라이언트는 서버에 연결 요청을 보내며, SYN(Synchronize Sequence Numbers) 패킷을 전송한다. 이 패킷은 연결 시작을 알리고, 초기 시퀀스 번호를 포함한다.

2 SYN-ACK:

서버는 클라이언트의 SYN 패킷을 받고, 연결을 수락하는 SYN-ACK(Synchronize-Acknowledgment) 패킷을 보낸다. 이 패킷은 서버의 초기 시퀀스 번호와 클라이언트의 시퀀스 번호에 대한 확인 응답을 포함한다.

3 ACK:

클라이언트는 서버의 SYN-ACK 패킷에 대한 ACK(Acknowledgment) 패킷을 보내 연결을 확립한다.

4-Way Handshaking (연결 종료)

1 FIN:

연결을 종료하고자 하는 클라이언트는 FIN(Finish) 패킷을 보내 연결 종료를 요청한다.

2 ACK:

서버는 클라이언트의 FIN 패킷을 받고, ACK 패킷을 보내 이를 확인한다. 이 시점에서 서버는 아직 모든 데이터를 보내지 않았을 수 있으므로, 연결은 완전히 종료되지 않는다.

3 FIN:

서버가 모든 데이터 전송을 완료하면, 서버도 FIN 패킷을 클라이언트에게 보내 연결 종료를 요청한다.

4 ACK:

클라이언트는 서버의 FIN 패킷에 대한 ACK 패킷을 보내고, 일정 시간(대기 상태)이 지난 후 연결을 완전히 종료한다.

TCP 플래그

SYN (Synchronize Sequence Numbers)

• 용도: SYN 플래그는 TCP 연결을 시작할 때 사용된다. 이는 연결 초기화 과정의 일부로, 연결을 시작하고자 하는 장치가 첫 번째 데이터 패킷을 보낼 때 설정된다.

• 기능: SYN 플래그는 두 장치 간의 초기 시퀀스 번호를 동기화하는 데 사용된다. 이를 통해 양쪽 장치는 데이터 패킷을 정확하게 추적하고 순서대로 처리할 수 있다.

• 3-Way Handshaking에서의 역할: 연결 설정 과정에서 클라이언트는 SYN 플래그가 설정된 패킷을 보내고, 서버는 SYN 플래그와 ACK 플래그가 모두 설정된 패킷으로 응답한다.

ACK (Acknowledgment)

• 용도: ACK 플래그는 하나의 장치가 다른 장치로부터 받은 패킷에 대한 확인응답을 나타낸다.

• 기능: 이 플래그는 데이터 패킷이 성공적으로 수신되었음을 나타내며, TCP의 신뢰성 있는 데이터 전송 메커니즘의 핵심 부분이다.

• 3-Way 및 4-Way Handshaking에서의 역할: 연결 설정 과정에서 ACK 플래그는 서버와 클라이언트 간에 패킷을 확인하는 데 사용된다. 연결 종료 과정에서도 ACK 플래그는 FIN 플래그가 설정된 패킷을 확인하는 데 사용된다.

FIN (Finish)

• 용도: FIN 플래그는 TCP 연결을 종료하고자 할 때 사용된다.

• 기능: 이 플래그는 연결을 종료하고자 하는 장치가 모든 데이터 전송을 완료했음을 나타낸다.

• 4-Way Handshaking에서의 역할: 연결 종료 과정에서, FIN 플래그는 연결을 종료하고자 하는 장치에 의해 설정되며, 다른 장치는 이에 대한 확인으로 ACK 플래그가 설정된 패킷을 보낸다.