Computer science/네트워크
W2AS2L
2023. 7. 20. 04:40
2023. 7. 20. 04:40
TCP/IP 4계층 모델
- 인터넷 프로토콜 스위트는 인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정로블 주고 받는데 쓰이는 프로토콜의 집합이며, 이를 TCP/IP 4계층 모델로 설명하거나 OSI 7계층 모델로 설명하기도 한다.
- TCP/IP 4계층 모델은 네트워크에서 사용되는 통신 프로토콜의 집합으로 계층들은 프로토콜의 네트워킹 범위에 따라 네 개의 추상화 계층으로 구성된다.
계층 구조
- OSI 7계층은 애플리케이션 계층을 세 개로 쪼개고 링크 계층을 데이터링크, 물리 계층으로 나눠서 표현하는 것이 다르며, 인터넷 계층을 네트워크 계층으로 부른다.
- 이 계층들은 특정 계층이 변경되었을 떄 다른 계층이 영향을 받지 않도록 설계되었다. 예를들어 TCP를 UDP로 변경한다고 해서 웹 브라우저를 다시 설치해야 하는 것은 아니듯 유연하게 설계되었다.
애플리케이션 계층
- FTP,HTTP,SSH,SMTP,SSH,DNS 등 응용 프로그램이 사용되는 프로토콜 계층이며 웹 서비스, 이메일 등 서비스를 실질적으로 사람들에게 제공하는 계층이다.
- FTP
- 장치와 장치 간의 파일을 전송하는 데 사용되는 표준 통신 프로토콜
- SSH
- 보안되지 않은 네트워크에서 네트워크 서비스를 안전하게 운연하기 위한 암호화 네트워크 프로토콜
- HTTP
- World Wide Web을 위한 데이터 통신의 기초이자 웹 사이트를 이용하는데 쓰는 프로토콜
- SMTP
- 전자 메일 전송을 위한 인터넷 표준 통신 프로토콜
- DNS
전송 계층
- 송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공하며 연결 지향 데이터 스트림 지원, 신뢰성, 흐름 제어를 제공할 수 있으며 애플리케이션과 인터넷 계층 사이의 데이터가 전달될 때 중계 역할을 한다. 대표적으로 TCP,UDP가 있다.
- TCP
- 패킷 사이의 순서를 보장하고 연결지향 프로토콜을 사용해서 연결을 하여 신뢰성을 구축해서 수신여부를 확인하며 ‘가상회선 패킷 교환 방식’을 사용한다.
- 가상회선 패킷 교환 방식
- 각 패킷에는 가상회선 식별자가 포함되며 모든 패킷을 전송하면 가상회선이 해제되고 패킷들은 전송된 순서대로 도착하는 방식을 말한다.
- TCP연결 성립 과정
- TCP는 신뢰성을 확보할 떄 3-way handshake라는 작업을 진행한다.
- SYN 단계
- 클라이언트는 서버에 클라이언트의 ISN을 담아 SYN을 보낸다. ISN은 새로운 TCP 연결의 첫 번째 패킷에 할당된 임의의 시퀀스 번호를 말한다.
- SYN+ACK 단계
- 서버는 클라이언트의 SYN을 수신하고 서버의 ISN을 보내며 승인번호로 클라이언트의 ISN+1을 보낸다.
- ACK 단계
- 클라이언트는 서버의 ISN+1한 값인 승인번호를 담아 ACK를 서버에 보낸다.
- TCP연결 해제 과정
- TCP는 연결을 해제할 때는 4-way handshake 과정이 발생
- 클라이언트가 연결을 닫으려고 할 때 FIN으로 설정된 세그먼트를 보낸다. 그 후 FIN_WAIT_1상태로 들어가고 서버의 응답을 기다린다.
- 서버는 클라이언트로 ACK라는 승인 세그먼트를 보내고, CLOSE_WAIT 상태에 들어간다. 클라이언트가 세그먼트를 받으면 FIN_WAIT_2 상태에 들어간다.
- 서버는 ACK를 보내고 일정 시간 이후에 클라이언트에 FIN이라는 세그먼트를 보낸다.
- 클라이언트는 TIME_WAIT 상태가 되고 다시 서버로 ACK를 보내서 서버는 CLOSED 상태가 되고 클라이언트는 어느 정도의 시간을 대기한 후 연결이 닫히고 클라이언트와 서버의 모든 자원의 연결이 해제된다.
- 이 과정 중 가장 눈 여겨 봐야할 것은 TIME_WAIT이다. 그냥 연결을 닫으면 되지 왜 굳이 일정 시간 뒤에 닫을까?
- 지연 패킷이 발생할 경우를 대비하기 위함
- 패킷이 뒤늦게 도달하고 이를 처리하지 못한다면 데이터 무결성 문제가 발생
- 두 장치가 연결이 닫혔는지 확인하기 위함
- LAST_ACK 상태에서 닫히게 되면 다시 새로운 연결을 하려고 할 때 장치는 줄곧 LAST_ACK로 되어 있기 떄문에 오류가 발생
- UDP
- 순서를 보장하지 않고, 수신 여부를 확인하지 않으며 단순히 데이터만 주는 ‘데이터그램 패킷 교환 방식’을 사용한다.
- 데이터그램 패킷 교환 방식
- 패킷이 독립적으로 이동하며 최적의 경로를 선택하여 가는데, 하나의 메시지에서 분할된 여러 패킷은 서로 다른 경로로 전송될 수 있으며 도착한 순서가 다를 수 있는 방식을 말한다.
인터넷 계층
- 인터넷 계층은 장치로부터 받은 네트워크 패킷을 IP주소로 지정된 목적지에 전송하기 위해 사용되는 계층이다.
- IP, ARP, ICMP 등이 있으며 패킷을 수신해야 할 상대의 주소를 지정하여 데이터를 전달한다. 상대방이 제대로 받았는지에 대해 보장하지 않는 비연결형적인 특징을 가지고 있다.
링크 계층
- 전선, 광섬유, 무선 등으로 실질적으로 데이터를 전달하며 장치 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층이다.
- 물리 계층과 데이터 링크 계층으로 나누기도 하는데 물리 계층은 무선 LAN과 유선 LAN을 통해 0과 1로 이뤄진 데이터를 보내는 계층을 말하며, 데이터 링크 계층은 ‘이더넷 프레임’을 통해 에러 확인, 흐름 제어, 접근 제어를 담당하는 계층을 말한다.