네트워크[TCP/UDP, OSI 7]

IP

📌 IP는 지정한 IP 주소(IP Address)에 패킷(Packet)이라는 통신 단위로 데이터 전달을 합니다. (요청, 응답)

 

패킷 단위로 전송을 하면 노드들은 목적지 IP에 도달하기 위해 서로 데이터를 전달합니다.

이를 통해 복잡한 인터넷 망 사이에서도 정확한 목적지로 패킷을 전송할 수 있습니다.

 

 

IP 와 IP Packet의 한계

비연결성

• 패킷을 받을 대상이 없거나 서비스 불능 상태여도 패킷 전송

 

비신뢰성

• 중간에 패킷이 사라질 수 있음
  • 중간에 있는 서버가 데이터를 전달하던 중 장애가 생겨 패킷이 중간에 소실되더라도 클라이언트는 이를 파악할 방법이 없다.
• 패킷의 순서를 보장할 수 없음
  • 전달 데이터의 용량이 클 경우 이를 패킷 단위로 나눠 데이터를 전달하게 되는데, 이때 패킷들은 중간에 서로 다른 노드를 통해 전달되면 클라이언트가 의도하지 않은 순서로 서버에 패킷이 도착할 수 있다.

 

 

 

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TCP / UDP

 

먼저 HTTP 메시지가 생성되면 Socket을 통해 전달

→

프로그램이 네트워크에서 데이터를 송수신할 수 있도록, “네트워크 환경에 연결할 수 있게 만들어진 연결부“가 바로 네트워크 소켓(Socket)입니다.

→

TCP 세그먼트를 생성 >>> IP 패킷을 생성

→

이렇게 생성된 TCP/IP 패킷은 LAN 카드와 같은 물리적 계층을 지나기 위해 이더넷 프레임 워크에 포함되어 서버로 전송됩니다.

 

 

 

📌 TCP

 

TCP 세그먼트에는 IP 패킷의 출발지 IP와 목적지 IP 정보를 보완할 수 있는 출발지 PORT, 목적지 PORT, 전송 제어, 순서, 검증 정보 등을 포함합니다.

TCP 특징 - 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol)

• 연결 지향 - TCP 3 way handshake(가상 연결)
• 데이터 전달 보증
• 순서 보장
• 신뢰할 수 있는 프로토콜

 

연결지향

TCP는 장치들 사이에 논리적인 접속을 성립하기 위하여 3 way handshake를 사용하는 연결지향형 프로토콜입니다.

 

* SYN은 Synchronize, ACK는 Acknowledgment의 약자

 

 

데이터 전달 보증

또한 TCP는 데이터 전송이 성공적으로 이루어진다면 이에 대한 응답을 돌려주기 때문에 IP 패킷의 한계인 비연결성을 보완할 수 있습니다.

 

 

순서 보장

만약 패킷이 순서대로 도착하지 않는다면 TCP 세그먼트에 있는 정보를 토대로 다시 패킷 전송을 요청할 수 있습니다.

이를 통해 IP 패킷의 한계인 비신뢰성(순서를 보장하지 않음)을 보완할 수 있습니다.

 

 

 

 

📌 UDP

 

UDP 특징 - 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol)

• 하얀 도화지에 비유 (기능이 거의 없음)
• 비 연결지향 - TCP 3 way handshake X
• 데이터 전달 보증 X
• 순서 보장 X
• 데이터 전달 및 순서가 보장되지 않지만, 단순하고 빠름
• 신뢰성 보다는 연속성이 중요한 서비스(Live Streaming)에 자주 사용

 

TCP와 UDP의 차이가 잘 와닿지 않는다면,

 

좋은 기능이 다 들어있는 무거운 라이브러리(TCP)

필요한 기능만 들어있는 가벼운 라이브러리(UDP)

 

 

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네트워크 계층 모델

📌 OSI 7 layer

 

하드웨어 및 소프트웨어가 수행하는 기능에 따라 이를 7개의 계층이라고 한다.

 

• 1계층 - 물리 계층: OSI 모델의 맨 밑에 있는 계층으로서, 시스템 간의 물리적인 연결과 전기 신호를 변환 및 제어하는 계층입니다. 주로 물리적 연결과 관련된 정보를 정의합니다. 주로 전기 신호를 전달하는데 초점을 두고, 들어온 전기 신호를 그대로 잘 전달하는 것이 목적입니다.
  • e.g. 디지털 또는 아날로그로 신호 변경
• 2계층 - 데이터링크 계층: 네트워크 기기 간의 데이터 전송 및 물리주소(e.g. MAC 주소)를 결정하는 계층입니다. 물리 계층에서 들어온 전기 신호를 모아 알아 볼 수 있는 데이터 형태로 처리 합니다. 이 계층에서는 주소 정보를 정의하고 출발지와 도착지 주소를 확인한 후, 데이터 처리를 수행합니다.
  • e.g. 브리지 및 스위치, MAC 주소
• 3계층 - 네트워크 계층: OSI 7 계층에서 가장 복잡한 계층 중 하나로서 실제 네트워크 간에 데이터 라우팅을 담당합니다. 이때 라우팅이란 어떤 네트워크 안에서 통신 데이터를 짜여진 알고리즘에 의해 최대한 빠르게 보낼 최적의 경로를 선택하는 과정을 라우팅이라고 합니다.
  • e.g. IP 패킷 전송
• 4계층 - 전송 계층: 컴퓨터간 신뢰성 있는 데이터를 서로 주고받을 수 있도록 하는 서비스를 제공하는 계층입니다. 하위 계층에서 신호와 데이터를 올바른 위치로 보내고 신호를 만드는데 집중했다면, 전송 계층에서는 해당 데이터들이 실제로 정상적으로 보내지는지 확인하는 역할을 합니다. 네트워크 계층에서 사용되는 패킷은 유실되거나 순서가 바뀌는 경우가 있는 데, 이를 바로 잡아주는 역할도 담당합니다.
  • e.g. TCP/UDP 연결
• 5계층 - 세션 계층: 세션 연결의 설정과 해제, 세션 메시지 전송 등의 기능을 수행하는 계층입니다. 즉, 컴퓨터간의 통신 방식에 대해 결정하는 계층이라고 할 수 있습니다. 쉽게 말해, 양 끝 단의 프로세스가 연결을 성립하도록 도와주고, 작업을 마친 후에는 연결을 끊는 역할을 합니다.
• 6계층 - 표현 계층: 응용 계층으로 전달하거나 전달받는 데이터를 인코딩 또는 디코딩하는 계층입니다. 일종의 번역기 같은 역할을 수행하는 계층이라고 볼 수 있습니다.
  • e.g. 문자 코드, 압축, 암호화 등의 데이터 변환
• 7계층 - 응용 계층: 최종적으로 사용자와의 인터페이스를 제공하는 계층으로 사용자가 실행하는 응용 프로그램(e.g. Google Chrome)들이 해당 계층에 속합니다.
  • e.g. 이메일 및 파일 전송, 웹 사이트 조회

 

데이터를 전송하는 쪽은 데이터를 보내기 위해서 상위 계층에서 하위 계층으로 데이터를 전달,,,합니다

 

이때 데이터를 상대방에게 보낼 때 각 계층에서 필요한 정보를 데이터에 추가하는데 이 정보를 헤더(데이터링크 계층에서는 트레일러)라고 합니다.

 

그리고 이렇게 헤더를 붙여나가는 것을 캡슐화라고 합니다.

 

마지막 물리 계층에 도달하며 송신 측의 데이터링크 계층에서 만들어진 데이터가 전기 신호로 변환되어 수신 측에 전송됩니다.

 

데이터를 받는 쪽은 하위 계층에서 상위 계층으로 각 계층을 통해 전달된 데이터를 받게됩니다.

이때 상위 계층으로 데이터를 전달하며 각 계층에서 헤더(데이터링크 계층에서는 트레일러)를 제거해 나가는 것을 역캡슐화라고 합니다.

 

역캡슐화를 거쳐 마지막 응용 계층에 도달하면 드디어 전달하고자 했던 원본 데이터만 남게 됩니다.

 

 

 

 

📌 TCP/IP 4 Layer

 

 

TCP/IP 4계층 모델은 그림과 같이 응용 계층, 전송 계층, 인터넷 계층, 네트워크 접속 계층으로 이루어져 있다.

• 4계층: 어플리케이션 계층: OSI 계층의 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층에 해당하며 TCP/UDP 기반의 응용 프로그램을 구현할 때 사용합니다.
  • e.g. FTP, HTTP, SSH
• 3계층: 전송 계층: OSI 계층의 전송 계층에 해당하며 통신 노드간의 연결을 제어하고, 신뢰성 있는 데이터 전송을 담당합니다.
  • e.g. TCP/UDP
• 2계층: 인터넷 계층: OSI 계층의 네트워크 계층에 해당하며 통신 노드 간의 IP 패킷을 전송하는 기능 및 라우팅을 담당합니다.
  • e.g. IP, ARP, RARP
• 1계층: 네트워크 인터페이스 계층: OSI 계층의 물리 계층과 데이터 링크 계층에 해당하며 물리적인 주소로 MAC을 사용합니다.
  • e.g. LAN, 패킷망 등에 사용됨

 

 

이때 어플리케이션은 서비스를 요청하는 측(사용자 측)에서 사용하는 어플리케이션과

서비스를 제공하는 측의 어플리케이션으로 분류됩니다.

 

일반적으로 서비스를 요청하는 측을 클라이언트, 서비스를 제공하는 측을 서버@@

클라이언트와 서버 모두 응용 계층에서 동작!!!!!!!!