➿ 회선 교환 방식 (Circuit Switching)
: 발신자 수신자 사이에 데이터를 전송할 전용선을 미리 할당하고 둘을 연결하는 방식
- 내가 연결하고자 하는 상대가 다른 상대와 연결중일 경우, 해당 연결이 끊어진 후에야 상대방과 연결할 수 있었다. (즉시성 ↓)
- 특정 회선이 끊어지는 경우, 처음부터 다시 연결이 필요했다.
📦 패킷 교환 방식 (Packet Switching)
: 패킷(packet)이라는 단위로 데이터를 잘게 나누어 전송하는 방식
- 패킷 교환 방식은 특정 회선이 전용선으로 할당되지 않기 때문에 빠르고 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다.
- 각 패킷에는 출발지와 목적지 정보가 있고, 이 정보에 따라 패킷은 목적지를 향해 가장 효율적인 방법으로 이동한다.
이때, 출발지와 목적지의 정보는 IP 주소라는 특정한 숫자값으로 표기한다.
IP(Internet Protocol)
: 네트워크 상에서 특정 PC의 주소를 나타내는 체계
웹 브라우저에서 dot(.)으로 구분 된 네 덩이의 숫자 ex)172.30.1.254
📃 IP (Internet Protocol)
인터넷 프로토콜은 지정한 IP 주소에 패킷(packet)이라는 통신 단위로 데이터를 전달한다.
IP 패킷
IP 패킷은 pack + bucket이 합쳐진 단어로, 소포로 비유할 수 있다.
IP 패킷은 전송 데이터를 무사히 전송하기 위해 출발지 IP, 목적지 IP와 같은 정보를 포함하고 있다.
IP 프로토콜의 한계
1. 비연결성
: 패킷을 받을 대상이 없거나, 서비스 불능 상태여도 패킷을 전송한다.
(클라이언트는 서버의 상태를 파악할 방법이 없기 때문)
2. 비신뢰성
: 패킷이 중간에 소실될 수도 있다.
- 중간에 있는 서버가 데이터를 전달하던 중 장애가 생겨 패킷이 중간에 소실되더라도 클라이언트는 이를 파악할 방법이 없다.
패킷의 순서를 보장할 수 없다.
- 전달 데이터의 용량이 클 경우, 이를 패킷 단위로 나눠 전달하게 되는데, 이때 패킷들은 중간에 서로 다른 노드들을 통해 전달될 수 있고, 클라이언트가 의도하지 않은 순서대로 패킷이 서버에 도착할 수 있다.
이러한 IP 패킷의 한계를 어떻게 보완할 수 있을까?
➡️ IP 프로토콜보다 더 높은 계층에 있는 TCP 프로토콜을 통해 위의 IP 프로토콜의 한계를 보완할 수 있다.
🪜 네트워크 계층 구조
네트워크 프로토콜 계층은 다음과 같이 OSI 7계층과 TCP/IP 4계층으로 나눌 수 있다.
- TCP/IP 4계층이 OSI 7계층보다 먼저 개발되었으며, TCP/IP 프로토콜의 계층은 OSI 모델의 계층과 정확하게 일치하지는 않는다.
- 실제 네트워크 표준은 업계 표준을 따르는 TCP/IP 4계층에 더 가깝다.
동작 과정
- HTTP 메시지가 생성된다.
- Socket을 통해 전달된다.
네트워크 소켓(Socket) : 프로그램이 네트워크에서 송수신할 수 있도록, 네트워크 환경에 연결할 수 있게 만들어진 연결부
- TCP 세그먼트가 생성된다.
- IP 패킷이 생성된다.
➡️ 이렇게 생성된 TCP/IP 패킷은 LAN 카드와 같은 물리적 계층을 지나기 위해 Ethernet Framework에 포함되어 서버로 전송된다.
TCP/IP 패킷
TCP 세그먼트에는 IP 패킷의 정보를 보완할 수 있는 정보가 포함되어 있다.
- 출발지 PORT
- 목적지 PORT
- 전송 제어
- 순서
- 검증 정보 등
📃 TCP (Transmission Control Protocol)
: 전송 제어 프로토콜
TCP의 특징
1. 연결 지향
TCP는 장치들 사이에서 논리적인 접속을 성립하기 위해 3 ways handshake를 사용하는 연결 지향형 프로토콜이다.
TCP 3 way handshake
1) 클라이언트는 서버에 접속을 요청하는 SYN 패킷을 보낸다.
2) 서버는 SYN 요청을 받고, 클라이언트에게 요청을 수락한다는 ACK와 SYN가 설정된 패킷을 발송하고, 클라이언트가 다시 ACK로 응답하기를 기다린다.
3) 클라이언트가 서버에게 ACK를 보내면, 이후부터 연결이 성립되며 데이터를 전송할 수 있다.
- 만약 서버가 꺼져있다면 클라이언트가 SYN을 보내고 서버에서 응답이 없기 때문에 데이터를 보내지 않는다.
- 현재에는 최적화가 이루어져 3번 ACK을 보낼때 데이터를 함께 보내기도 한다.
- SYN은 Synchronize, ACK는 Acknowledgment의 약자이다.
2. 데이터 전달 보증
TCP는 데이터 전송이 성공적으로 이루어지면 이에 대한 응답을 돌려준다.
➡️ IP 패킷의 한계인 비연결성을 보완
3. 순서 보장
만약 패킷이 순서대로 도착하지 않는다면, TCP 세그먼트에 있는 정보를 토대로 다시 패킷 전송을 요청할 수 있다.
➡️ IP 패킷의 한계인 비신뢰성을 보완
4. 신뢰할 수 있는 프로토콜
TCP는 같은 계층에 속한 UDP에 비해 상대적을 신뢰할 수 있는 프로토콜이다.
📃 UDP (User Datagram Protocol)
: 사용자 데이터그램 프로토콜
UDP의 특징
- 기능이 거의 없다.
UDP는 IP 프로토콜에 PORT, 체크섬 필드 정보만 추가된 단순한 프로토콜이다.
HTTP3는 UDP를 사용하며, 이미 여러 기능이 구현된 TCP보다는 하얀 도화지처럼 커스터마이징이 가능하다. - 비 연결 지향, 데이터 전달 보증 X, 순서 보장 X
데이터 전달 및 순서가 보장되지 않지만, 단순하고 빠르다. - 신뢰성보다는 연속성이 중요한 서비스(ex. 실시간 스트리밍)에 자주 사용된다.
체크섬(checksum)
: 중복 검사의 한 형태로, 오류 정정을 통해 공간(전자 통신)이나 시간(기억 장치) 속에서 송신된 자료의 무결성을 보호하는 단순한 방법
TCP vs UDP
