문제
1. 인터넷에서 사용되는 TCP/IP 계층 구조를 설명하시오.
2. TCP 구현 정책 방안을 설명하시오.답변
- TCP/IP 계층 구조
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)는 인터넷에서 데이터 통신을 위해 설계된 프로토콜 스택으로, 4계층 구조로 이루어져 있습니다. 각 계층의 역할과 주요 프로토콜은 아래와 같습니다.
(1) 응용 계층(Application Layer)
• 역할: 사용자와 직접 상호작용하며 데이터 표현, 변환, 애플리케이션 서비스를 제공합니다.
• 주요 프로토콜:
• HTTP/HTTPS: 웹 서비스 제공.
• SMTP: 이메일 전송.
• FTP: 파일 전송.
• DNS: 도메인 이름 변환.(2) 전송 계층(Transport Layer)
• 역할: 데이터의 신뢰성과 정확성을 보장하며, 포트 번호를 이용하여 애플리케이션 간 데이터 전달을 관리합니다.
• 주요 프로토콜:
• TCP (Transmission Control Protocol): 연결 지향적, 신뢰성 보장.
• UDP (User Datagram Protocol): 비연결 지향적, 빠른 전송.(3) 인터넷 계층(Internet Layer)
• 역할: 데이터 패킷을 목적지로 라우팅하며, 네트워크 간 통신을 지원합니다.
• 주요 프로토콜:
• IP (Internet Protocol): 데이터 전송 경로 결정, 주소 지정.
• ICMP (Internet Control Message Protocol): 오류 메시지 처리 및 진단.
• ARP (Address Resolution Protocol): IP 주소를 MAC 주소로 변환.(4) 네트워크 인터페이스 계층(Network Interface Layer)
• 역할: 물리적 네트워크를 통해 데이터 프레임을 전송합니다.
• 주요 프로토콜 및 기술: Ethernet, Wi-Fi, PPP 등.- TCP 구현 정책 방안
TCP는 신뢰성과 데이터 무결성을 보장하기 위해 여러 구현 정책을 활용합니다. 주요 정책은 아래와 같습니다.
(1) 연결 관리(Connection Management)
• 3-way Handshake:
• TCP 연결을 설정하기 위한 3단계 절차입니다.
• SYN → SYN-ACK → ACK 순으로 연결을 설정합니다.
• 4-way Handshake:
• 연결을 종료하기 위한 4단계 절차입니다.
• FIN → ACK → FIN → ACK 순으로 종료합니다.(2) 흐름 제어(Flow Control)
• Sliding Window Protocol:
• 송신 측이 수신 측의 처리 능력에 맞춰 데이터를 전송합니다.
• 수신 측이 **윈도 크기(Window Size)**를 조정하여 데이터 전송량을 제어합니다.(3) 혼잡 제어(Congestion Control)
• 네트워크 혼잡 상태를 완화하고 효율성을 유지하기 위한 메커니즘입니다.
• 주요 알고리즘:
• Slow Start: 초기에는 전송 속도를 낮게 설정 후 점진적으로 증가.
• Congestion Avoidance: 혼잡이 발생하면 점진적으로 윈도 크기를 줄임.
• Fast Retransmit: 3개의 중복 ACK를 수신하면 손실로 간주하고 즉시 재전송.
• Fast Recovery: 혼잡 윈도 크기를 줄이고 손실 복구 후 점진적으로 회복.(4) 데이터 무결성 보장(Integrity)
• Checksum: 전송 데이터의 오류를 감지하기 위한 값 계산.
• Sequence Number: 데이터 순서를 보장하기 위한 일련번호.
• Acknowledgment (ACK): 데이터 수신 성공 여부를 송신 측에 알림.(5) 재전송 관리(Retransmission)
• 패킷 손실 시 Timeout 또는 중복 ACK를 통해 데이터 재전송.(6) 멀티홉(Multi-hop) 통신 지원
• TCP는 IP 계층의 라우팅 지원을 받아 종단 간 통신을 보장합니다.TCP 구현 시 Best Practice
1. QoS(Quality of Service) 기반 최적화: 애플리케이션의 특성에 맞게 전송 우선순위를 설정.
2. 모니터링 및 로깅: 네트워크 상태를 실시간으로 분석하고 문제를 사전에 예방.
3. TLS 통합: 보안 강화.
4. 알고리즘 최적화: 혼잡 제어 알고리즘을 최신 방식으로 교체(SACK, CUBIC 등).
5. 분산 처리: 클라우드 환경에서의 TCP 연결 효율을 높이기 위한 로드 밸런싱.위 정책들은 신뢰성과 효율성을 모두 만족시키는 네트워크 구현을 위한 핵심 요소입니다.
