[네트워크] TCP/IP 4계층

TCP/IP(Transmission Control Protocal / Internet Protocal)란?

현재 수많은 프로그램들이 인터넷으로 통신하는데 있어 가장 기반이 되는 프로토콜로 실제 대다수 프로그램은 TCP와 IP로 통신하고 있습니다. 즉, 인터넷을 통해 데이터를 보낼 때 주로 TCP와 IP를 이용해서 보냅니다.

 

이러한 상황에서 데이터을 보낼 때 올바르게 데이터를 전송하기 위해 TCP/IP 4계층을 통해 각 계층마다 책임이 부여되어 계층을 따라서 데이터가 보내지게 됩니다.

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OSI 7계층 VS TCP/IP 4계층

OSI 7계층

• 네트워크 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것
• 국제표준화기구(ISO)에서 네트워트 간의 호환을 위해서 만든 개방형 시스템 상호 연결 모델의 표준인 네트워크 모델

TCP/IP 4계층

• 실제로 사용되는 TCP/IP는 OSI 참조 모델을 기반으로 상업적이고 실무적으로 이용될 수 있도록 단순화된 모형
• OSI 7계층을 4계층으로 분류하여 적용한 것

 

*OSI 7계층에 대한 내용은 아래 블로그를 참고하세요

https://j-su2.tistory.com/7

[네트워크] OSI 7 계층

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TCP/IP 4계층

TCP/IP 4계층은 장치들이 인터넷 상에서 데이터를 주고받을 때 쓰는 독립적인 프로토콜의 집합을 의미합니다.

• Application(응용): SMTP, HTTP/HTTPS, FTP, SSH
• Transport(전송): UDP, TCP
• Internet(인터넷): IPv4/IPv6, ICMP, ARP
• Network Access(네트워크 엑세스)

각 계층을 간단하게 설명하기 앞서 TCP/IP 4계층에서 사용되는 용어들을 알아보겠습니다.

용어	설명
캡슐화	송신자가 수신자에게 데이터를 보낼 때 데이터가 각 계층을 지나며 각 계층의 특징들이 담긴 헤더들이 붙여지는 과정 전송계층의 TCP 헤더, 네트워크 계층의 IP 주소 헤더
비캡슐화	수신자측에서 캡슐화된 데이터를 역순으로 제거하면서 응용계층까지 도달하는 것
PDU(protocal data unit)	TCP/IP 4계층을 기반으로 각 계층의 데이터 단위 응용: 메시지 전송: 세그먼트(TCP), 데이터그램(UDP) 인터넷: 패킷 네트워크 엑세스: 프레임(데이터 링크), 비트(물리)

 

 

Application 계층

HTTP, SMTP, FTP, SSH가 대표적이며 웹 서비스, 이메일 등 서비스를 실질적으로 사람들에게 제공하는 층입니다.

 

HTTP(Hypertext Transfer Protocal)

• 서버와 브라우저간에 데이터를 주고 받기 위해 설계된 프로토콜
• 지금은 브라우저 뿐만 아니라 서버와 서버간의 통신할 때도 많이 이용
• 헤더를 통한 확장이 쉬움(다른 값 추가 쉬움)
• stateless함(연속적인 상태 값 X)

SSH(Secure SHhell Protocal)

• 보안되지 않은 네트워크에서 네트워크 서비스를 안전하게 운영하기 위한 암호화 네트워크 프로토콜
• AWS EC2 접근: ssh <pem> <user>@<serverIP>

FTP(File Transfer Protocal)

• 노드와 노드간의 파일을 전송하는데 사용되는 프로토콜
• 지금은 파일을 암호화해서 전송하는 FTPS, SFTP로 대체
• 대표적으로 FileZilla라는 SW가 있음

SMTP(Simple Mail Transfer Prototal)

• 인터넷을 통해 메일을 보낼 때 사용되는 프로토콜
• 보통 서비스를 운영하면 메일링 서비스를 하게 되는데 node.js를 통해 메일을 보낸다면 이를 통해 보내야함(Nodemailer)

 

Tansport 계층

TCP와 UDP가 대표적이며 응용 계층에서 받은 메시지를 기반으로 세그먼트 또는 데이터그램으로 데이터를 쪼개고 데이터가 오류없이 순서대로 전달되도록 도움을 주는 층입니다.

 

TCP

• 가상회선 패킷 교환 방식: 순서대로 도착
• 오류검사 매커니즘이 다양함
  • 재전송: 시간 초과 하면 다시 전송
  • 체크섬: 무결성을 평가
• 헤더는 20~60 바이트로 가변적
• 연결 보장 -> 3웨이-핸드셰이크, 4웨이-핸드셰이크
• 브로드캐스트 지원X
• 느림

UDP

• 데이터그램 패킷 교환 방식: 순서 보장 X
• 오류검사는 단순한 체크섬만 지원
• 32비트(8바이트)로 고정길이
• 연결 보장X -> 그냥 데이터 보내서 유지/해제 비용 X
• 브로드캐스트 지원O
• 빠름

 

Internet 계층

IP, ICMP, ARP가 대표적이며 한 노드에서 다른 노드로 전송 계층에서 받은 세그먼트 또는 데이터그램을 패킷화 하여 목적지로 전송하는 계층입니다.

 

ICMP(Internet Control Message Protocal)

• 노드와 노드 사이에서 통신이 잘되나를 확인할 때 쓰는 프로토콜 (데이터를 교환하는데 사용되지 않는 프로토콜)
• 일반적으로 테스팅에 사용됨
• 독립적인 비연결형 프로토콜

 

Network Access 계층

링크 계층이라고도 불리며 전선, 광섬유, 무선 등으로 데이터가 네트워크를 통해 물리적으로 전송되는 방식을 정의하는 계층입니다.

 

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[참고]

https://www.inflearn.com/course/%EA%B0%9C%EB%B0%9C%EC%9E%90-%EB%A9%B4%EC%A0%91-cs-%ED%8A%B9%EA%B0%95/dashboard

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https://hahahoho5915.tistory.com/15

TCP/IP 4계층(TCP/IP 4 Layer)

https://velog.io/@jehjong/%EA%B0%9C%EB%B0%9C%EC%9E%90-%EC%9D%B8%ED%84%B0%EB%B7%B0-TCPIP-4%EA%B3%84%EC%B8%B5

[개발자 인터뷰] TCP/IP 4계층