TCP/IP 4계층

 

 

TCP/IP 모형은 현재의 인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정보를 주고받는데 쓰이는 통신규약(프로토콜)의 모음이다.

각 계층은 담당하는 위치마다 처리 역할을 구분하여 진행함으로, 간섭을 최소화하여 사용자의 편리성을 높인다.

 

OSI 7계층

국제표준화기구 IOS에서는 상호이질적인 네트워크간 연결에서 호환성의 결여를 막기 위해 OSI 모형을 개발했다.

실제 사용되는 TCP/IP는 OSI 참조 모델을 기반으로 상업적/실무적 이용될 수 있도록 단순화된 모형이다.

• 네트워크 전송 시 데이터 표준: OSI 7계층 (정확한 정의)
• OSI 기반 실제 사용하는 인터넷 표준: TCP/IP 4계층

 

• 응용 계층
  • 최종 사용자 서비스를 위한 데이터 교환 규칙을 정의하는 계층
• 표현 계층
  • 응용 계층 간 교환되는 데이터의 의미를 동일하게 해석하도록 표현하는 규칙을 정의하는 계층
• 세션 계층
  • 프로세스 간 세션의 시작, 종료 및 관리 절차를 정의하는 계층
  • 세션
    • 네트워크 상에서 종단 간 일회용 논리적 연결 (SVC, TCP세션 등)
  • 송수신 데이터: 메세지, 스트림
  • 주요 기능
    • 세션의 설정, 관리, 해제
    • 대화 관리 (토큰 사용)
    • 다중화
      • 여러 세션을 묶어 1개의 같은 전송계층 접속을 사용할 수 있음
      • 1개 세션이 속도 등을 위해 다수의 전송계층 접속할 수 있음
    • 대화 단위별 그룹화(동기화)
      • 점검점, 동기점 등 삽입 -> 메시지를 대화 단위로 그룹화
      • 에러 발생 시 중단된 대화 단위부터 재전송
• 전송 계층
  • 서로 다른 호스트에서 동작하는 프로세스 간의 데이터를 통신하는 방법을 정의하는 계층
  • 데이터단위: 세그먼트
  • 네트워크가 아닌 호스트 내에 구동된 프로세스 사이
  • 프로세스 간 구분은 포트번호를 사용
• 네트워크 계층
  • IP를 지정하고 라우터로 경로를 선택해 네트워크를 통해 패킷을 전달하는 계층
    • 네트워크 계층의 데이터 = 데이터그램
  • IP (internet Protocol)
    • TCP/IP 기반의 인터넷 망을 통해 데이터그램의 전달을 담당
  • ARP/RARP
    • ARP: IP 주소를 이용해 상대방의 MAC 주소를 알아오는 프로토콜이다.
      • ARP 요청 : 특정 IP주소에 대한 MAC주소를 브로드캐스트로 전송
      • ARP 응답 : 요청한 MAC주소 정보를 유니캐스트로 전송
      • ARP 테이블에 각 노드의 ARP 정보를 저장
    • RARP: MAC 주소에 해당하는 IP주소를 알아노는 프로토콜이다.
    • GARP: 송신 IP와 수신 IP가 같은 ARP요청으로, 자신의 존재를 알리는 목적으로 사용한다. 주로 IP충돌감지, ARP 테이블 갱신 용도로 사용한다.
• 데이터 링크 계층
  • 네트워크를 구성하는 각 링크 상에서 데이터를 전송하는 방법을 정의하는 계층
    • 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위한 계층
  • 데이터링크 계층에서의 데이터를 프레임이라고 한다
  • 2개의 층으로 나누어 구분
    • MAC 계층
      • 물리적인 부분이며, 매체간 연결 방식을 제어. 물리 계층과 연결됨
    • LLC 계층
      • 논리적인 부분이며, 프레임 생성. 네트워크 계층과 연결됨
  • 기능
    • 프레임 생성
    • 접근제어
    • 흐름제어
    • 오류제어
• 물리 계층
  • 인접한 두 장비 간 디지털 비트를 물리적 신호로 변환/전송하는 방법의 정의
  • 물리적인 매체의 접속 규격 정의
  • 접속 규격
    • UTP 케이블
      • 구내 배선용으로 사용되는 무차폐 이중와선 케이블
      • 여러 카테고리로 구분시켜 케이블 성능을 정함
    • 광케이블
      • 광섬유를 보호 피복에 넣어 다양한 외부 환경에 견디도록 한 형태
    • T1
      • PCM 방식을 이용한 T1(Telephone Set 1 | Trunk 1) 다중화 반송시스템 

TCP/IP 4계층

TCP/IP 4계층	역할	데이터 단위	전송 주소	예시	장비
응용 계층(Application)	응용프로그램 간의 데이타 송수신	Data/Message	-	파일 전송, 이메일, FTP, HTTP, SSH, Telnet, DNS, SMTP 등	-
전송 계층(Transport)	호스트 간의 자료 송수신	Segment	Port	TCP, UDP, RTP, RTCP 등	게이트웨이
인터넷 계층(Internet)	데이타 전송을 위한 논리적 주소 지정 및 경로 지정	Packet	IP	IP, ARP, ICMP, RARP, OSPF	라우터
네트워크 연결 계층(Network Access)	실제 데이타인 프레임을 송수신	Frame	MAC	Ethernet, PPP, Token Ring 등	브리지, 스위치

응용 계층

응용 프로그램이 사용되는 프로토콜 계층

FHP, HTTP, SSH, SMTP 등

 

전송 계층

응용 계층에서 받은 메시지를 기반를 세그먼트/데이터그램으로 쪼갠 후 전소하는 계층

TCP, UDP 등

 

인터넷 계층

전송 계층에서 받은 세그먼트/데이터그램을 패킷화하여 한 노드에서 다른 노드(목적지)로 전송하는 계층

IP, IMCP, ARP 등

 

네트워크 연결 계층

실질적으로 데이터를 전달하며 장치 간 신호를 주고받는 규칙을 정의하는 계층

전선, 광섬유, 무선 등

 

PDU (Protocol Data Unit)

네트워크의 계층에서 계층으로 데이터가 전달될 때의 단위.

제어 관련 정보를 헤더, 데이터를 의미하는 페이로드로 구성되어 있다.

• 어플리케이션 계층 : 메세지
• 전송계층 : TCP(세그먼트), UDP(데이터그램)
• 인터넷 계층 : 패킷
• 링크 계층 : 데이터링크 계층(프레임), 물리 계층(비트)

 

캡슐화/비캡슐화

캡슐화: 데이터 송수신 시, 각 계층에서 계층들의 특징이 담긴 헤더들이 붙는 과정

1. 애플리케이션계층에서 데이터가 전송 계층으로 전달된다.
2. 전송 계층에서는 TCP헤더가 추가된 후 인터넷 계층으로 전달된다.
3. 인터넷 계층에서 IP헤더가 추가된 후, 링크 계층으로 전달된다.
4. 링크계층에서는 프레임 헤더와 프레임 트레일러를 추가한 후 물리계층으로 전송이 진행된다.

 

비캡슐화: 캡슐을 제거하는 과정

1. 캡슐화된 데이터를 받게 되면 링크계층에서 프레임헤더, 프레임 트레일러를 제거 후 인터넷 계층으로 전달
2. 인터넷 계층에서 패킷에서 IP헤더 제거 후 전송계층으로 전달
3. 전송 계층에서도 TCP헤더를 제거 후 애플리케이션 계층으로 전달
4. 최종적으로 애플리케이션에서 데이터(메세지)를 수신.

 

 

ref.

https://velog.io/@yuyun0124/TCPIP-4%EA%B3%84%EC%B8%B5-1

TCP/IP 4계층 #1. 개념, OSI 7계층, 캡슐화, 비캡슐화, PDU

https://velog.io/@dyunge_100/Network-TCPIP-4%EA%B3%84%EC%B8%B5%EC%97%90-%EB%8C%80%ED%95%98%EC%97%AC

[Network] TCP/IP 4계층에 대하여

https://hahahoho5915.tistory.com/15

TCP/IP 4계층(TCP/IP 4 Layer)

https://velog.io/@jehjong/%EA%B0%9C%EB%B0%9C%EC%9E%90-%EC%9D%B8%ED%84%B0%EB%B7%B0-TCPIP-4%EA%B3%84%EC%B8%B5

[개발자 인터뷰] TCP/IP 4계층