TCP/IP 4계층

인터넷 프로토콜 스위트(internet protocol suite)는 인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정보를 주고받는 데 쓰이는 프로토콜의 집합.

TCP/IP 4계층, 또는 OSI 7계층 모델로 설명한다.

특정 계층이 변경되었을 때 다른 계층이 영향을 받지 않도록 설계되어 있다.

예를 들어 전송 계층에서 TCP를 UDP로 변경했다고 해서 인터넷 웹 브라우저를 다시 설치해야 하는 것은 아니듯 유연하게 설계되어 있음.

1. 애플리케이션(application) 계층

FTP, HTTP, SSH, SMTP, DNS 등 응용 프로그램이 사용되는 프로토콜 계층이며

웹 서비스, 이메일 등 서비스를 실질적으로 사람들에게 제공하는 층.

FTP : 파일 전송 시 사용되는 표준 프로토콜

SSH : 보안용 암호화 네트워크 프로토콜

HTTP : world wide web 데이터 통신 기초이자 웹 사이트 이용하는 데 쓰는 프로토콜

SMTP : 이메일 위한 표준 통신 프로토콜

DNS : 도메인 이름과 IP 주소를 매핑해주는 서버

2. 전송(transport) 계층

전송 계층은 송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공하며

연결 지향 데이터 스트림 지원, 신뢰성, 흐름 제얼르 제공하며

애플리케이션과 인터넷 계층 사이 데이터가 전달될 때 중계 역할을 한다.

대표적으로는 TCP, UDP 등이 있다.

TCP : 패킷 사이의 순서를 보장하고

연결지향 프로토콜을 사용해서 연결을 하여 신뢰성을 구축해서 수신 여부를 확인하며

‘가상회선 패킷 교환 방식’을 사용한다.

UDP : 순서를 보장하지 않고

수신 여부를 확인하지 않으며 단순히 데이터만 주는

‘데이터그램 패킷 교환 방식’ 을 사용

가상회선 패킷 교환 방식 : 각 패킷에 가상회선 식별자가 포함되며 모든 패킷을 전송하면 가상회선이 해제되고 패킷들은 전송된 순서대로 도착하는 방식

데이터그램 패킷 교환 방식 : 패킷이 독립적으로 이동하며 최적의 경로를 선택하여 간다.

분할된 여러 패킷은 서로 다른 경로로 전송될 수 있으며 도착한 ‘순서가 다를 수 있는’ 방식.

TCP 연결 성립 과정 : 3-way handshake 작업을 한다

1. SYN : 클라이언트가 서버에 클라이언트의 ISN(새로운 TCP연결의 첫번째 패킷에 할당된 임의의 시퀀스 번호) 이는 장치마다 다름.
2. SYN + ACK 단계 : 서버가 클라이언트의 SYN 을 수신하고 서버의 ISN을 보내고 승인번호로 클라이언트의ISN+1을 보냄
3. ACK : 클라이언트는 서버의 ISN+1 값을 승인번호를 담아 ACK를 서버에 보냄

SYN: Synchronization의 약어. 연결 요청 플래그

ACK: Acknowledgement의 약어. 응답 플래그

ISN: Initial Sequence Numbers의 약어. 초기 네트워크 연결시 할당된 32비트의 고유 시퀀스 번호.

이렇게 3way-handshake과정 이후 신뢰성이 구축되고 데이터 전송을 시작함.

이 과정이 있기 때문에 TCP는 신뢰성이 있는 계층이라고 한다.

UDP는 이 과정이 없기 때문에 신뢰성이 없는 계층이라고 함.

TCP 연결 해제 과정 : 4-way handshake

1. 클라이언트가 서버에게로 FIN 세그먼트를 보낸다. 그리고 클라이언트가 FIN_WAIT_1 상태로 기다림
2. 서버가 클라이언트에게 ACK라는 승인 세그먼트를 보낸다. 그리고 서버는 CLOSE_WAIT 상태.

2-2. 클라이언트가 ACK를 받으면 FIN_WAIT_2 상태가 된다.

1. 서버가 2에서 ACK를 보내고 일정 시간 이후에 FIN 세그먼트를 클라이언트에게 보냄.
2. 클라이언트가 TIME_WAIT 상태가 된다. 서버로 ACK를 보내고 서버가 받으면 CLOSED가 된다.

TIME_WAIT 상태로 기다리는 이유가 뭔가? → 지연 패킷이 있을 수 있기 때문에 기다리는 것.

패킷이 늦게 도착하는데 받지 않고 끊어버리면 데이터 무결성 문제가 발생.

3. 인터넷 계층

장치로부터 받은 네트워크 패킷을 목적지 IP주소로 전송하기 위해 사용되는 계층.

상대방이 제대로 받았는지 보장하지 않는 비연결형적 특징을 가진다.

4. 링크 계층

물리적으로 실제 데이터를 전달하는 계층.

장치 간 신호를 주고받는 ‘규칙’을 정하는 계층.