[컴퓨터 네트워크] TCP/IP 계층 구조 및 역할

*이번 글의 대부분은 이전 OSI 7 Layer 설명 글에 미리 언급된 개념을 반복하는 것으로, 더욱 자세한 설명은 OSI 7 Layer 글들을 참고할 것을 권장

 

TCP / IP 소개 및 특징

• 인터넷에 사용하는 모든 통신의 기본적인 프로토콜로, 한 개의 프로토콜이 아닌 여러 가지 프로토콜 조합
• OSI 7 계층과 달리 4개의 계층으로 표현됨. 단, OSI 7계층을 기반으로 TCP/IP가 구성되어 있기에 이해하기 쉬움
• TCP는 서비스를, IP는 주소를 의미
• 수 많은 프로토콜들이 IP 주소를 기반으로 동작함
• TCP/IP를 기반으로 BAN, PAN, LAN, MAN, WAN 구간의 장치들이 원활히 데이터를 주고 받을 수 있음

 

TCP/IP의 각 계층 구조 및 역할

OSI 7 Layer와 TCP/IP 계층 구조 비교

 

1. 네트워크 접속 계층

• OSI 7 Layer에서 1-2계층인 물리, 데이터 링크 계층의 역할을 수행
• 프레임의 송신과 수신을 담당함
• 네트워크 접속 계층을 대표하는 네트워크 장치는 NIC, 스위치와 허브
• 에러 검출 기능이 있으며, 패킷을 프레임화 함
• 주로 사용되는 프로토콜은 ARP와 RARP가 존재함 (ARP는 Broadcast, ARP에 대한 응답은 Unicast를 수행)
  • ARP(Address Resolution Protocol) : 목적지의 MAC 주소를 모를 경우 이를 알아내기 위해서 사용하는 프로토콜
  • RARP(Reverse Address Resolution Protocol) : 목적지의 IP 주소를 모를 경우 이를 알아내기 위해 사용하는 프로토콜

 

2. 인터넷 계층

• OSI 7 Layer에서 3계층인 네트워크 계층의 역할을 수행
• 패킷의 송신과 수신을 담당하고 IP 주소 체계를 관리함
• 패킷을 수신하면 IP 주소를 확인하여 패킷을 목적지로 보내는 라우팅 기능을 수행하며, 라우터의 경로는 어떠한 라우팅 프로토콜을 쓰는지에 따라 달라짐
• 인터넷 계층에서의 대표적인 프로토콜은 IP와 ICMP가 있음 
  • IP(Internet Protocol) : 컴퓨터 네트워크 장치들을 나타내는 수단이며, v4(32bit)와 v6(128bit)가 있음
  • ICMP(Internet Control Message Protocol) : 인터넷 제어 메세지 프로토콜로, 장치 간의 통신 가능 여부(Ping)를 확인할 때 사용함. 또, ICMP는 Echo Request(요청) 과 Echo Reply(응답)으로 구성됨.

 

3. 전송 계층

• OSI 7 Layer에서 4계층인 전송 계층의 역할을 수행
• 종단 간의 통신이 완성되는 계층으로, 포트 번호를 사용해서 통신
• 종단간의 통신 프로토콜으로는 TCP와 UDP가 대표적임
  • TCP(transmission Control Protocol) : 연결형 서비스를 지원하는 전송 계층의 프로토콜로, 인터넷 환경에서 기본으로 사용
  • UDP(User Datagram Protocol) : 인터넷에서 정보를 주고 받을 때, 한 쪽에서 일방적으로 보내는 방식의 통신 프로토콜

 

→ TCP vs. UDP

UDP가 수신 확인 응답하지 않는 예시

• UDP의 장점 : TCP보다 통신 데이터 처리 속도가 빠름
• TCP의 장점 : UDP에 비하여 응용프로그램에서 신뢰성 있는 통신을 제공. 데이터 전송 보장하는 기능이 있음
  • TCP는 보내고 상대방이 받았는지 다시 응답 받아 확인하여 수신하지 못하였으면 다시 보내주는데, UDP는 수신 확인 응답을 제공하지 않음
  • UDP는 처리 속도가 빠른 대신에 구조가 간단하여 데이터 전송 보장 기능이 없기에 신뢰성이 다소 떨어짐. 그렇기에 어느 정도 신뢰성 있는 통신을 해야 할 경우에는 다른 프로토콜을 함께 사용하여 신뢰성을 제공할 수 있음
  • 신뢰성보다 속도가 중요한 경우는 UDP, 속도보다 신뢰성이 중요한 경우는 TCP를 사용하는 것이 효율적

 

Well-Kown 포트

대표적인 Well-Known 포트 예시

• Well-Known 포트 : 전송 계층에서 주로 쓰이며 대부분의 시스템 간에 놀리 이용되는 애플리케이션을 위해 기본 값으로 설정되어 있는 포트 번호를 말함

 

4. 응용 계층

• OSI 7 Layer에서 5-7 계층인 세션, 표현, 그리고 응용 계층의 역할을 수행
• 네트워크를 통한 실제 사용자의 데이터를 처리하는 계층
• Http, Https, FTP, SMTP, PoP3, DNS 등이 이 계층에 해당됨