(OS) TCP/IP, UDP 계층구조, OSI

< 인터넷이란? >

OSI 모델 계층3의 인터넷 프로토콜, 즉 IP 규약을 지키면 기기 종류와 상관없이 서로 통신할 수 있다. 통신 회선의 형태가 랜선이든 광섬유, 무선, 전화선 등 어떤 것이든 간에 상관이 없다. 이렇게 서로 다른 종류의 많은 스위치와 라우터가 연결되어 지구를 뒤덮고 있다. 그리고 우리는 이것을 인터넷이라고 부른다.

< OSI란? >

OSI(Open System Interconnection reference)모델이란 컴퓨터 네트워크 통신에 대한 국제 표준이다. 이 표준만 잘 지키면 어떤 기기든, 심지어 어떤 형태의 통신 선로를 사용하든 컴퓨터 간 통신을 할 수 있다.

 

< 네트워크 프로토콜 표준화? >

네트워크 프로토콜이란 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스를 말합니다. 이러한 프로토콜은 기업이나 개인이 발표해서 정하는 것이 아니라 IEEE또는 IETF라는 표준화 단체가 이를 정합니다.

 

< 계층 간 데이터 송수신 과정 >

출처: 면접을 위한 CS 전공지식 노트 Chapter2 네트워크 그림 2-31

애플리케이션 계층에서 전송 계층으로 필자가 보내는 요청(Request) 값들이 캡슐화 과정을 거쳐 전달되고, 다시 링크 계층을 통해 해당 서버와 통신을 하고, 해당 서버의 링크 계층으로부터 애플리케이션까지 비캡슐화 과정을 거쳐 데이터가 전송된다.

< PUD(Protocol Data Unit) >

PUD는 네트워크의 어떠한 계층에서 계층으로 데이터가 전달 될 때 한 덩어리의 단위이다.

• 애플리케이션 계층: 메시지
• 전송 계층: 세그먼트(TCP), 데이터그램(UDP)
• 인터넷 계층: 패킷
• 링크 계층: 프레임(데이터 링크 계층), 비트(물리 계층)

 

< TCP/ IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol), UDP(User Datagram Protocol) >

대표 스택	TCP	UDP
FTP/ HTTP/ SSH /SMTP/ DNS	(4 계층)  애플리케이션 계층	(7 계층) 애플리케이션 계층
		(6 계층) 프레젠테이션 계층
		(5 계층) 세션 계층
TCP/ UDP/ QUIC	(3 계층)  전송 계층	(4 계층) 전송 계층
IP/ ARP/ ICMP	(2 계층)  인터넷 계층	(3 계층) 네트워크 계층
이더넷	(1 계층)  링크 계층	(2 계층) 데이터 링크 계층
		(1 계층) 물리 계층

 

※ (계층 4) : 애플이케이션(Application) 계층

애플이케이션(Application) 계층은 FTP, HTTP, SSH, SMTP, DNS 등 응용 프로그램이 사용되는 프로토콜 계층이며 웹 서비스, 이메일 등 서비스를 실질적으로 사람들에게 제공하는 층이다.

 

※ (계층 3) : 전송(transport) 계층

송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공하며 연결 지향 데이터 스트림 지원, 신뢰성, 흐름 제어를 제공하며, 애플리케이션과 인터넷 계층 사이의 데이터가 전달될 때의 중계 역할을 한다. 대표적으로 TCP와 UDP가 있다.
(1). TCP는 패킷 사이의 순서를 보장하고 연결지향(connection oriented) 프로토콜을 사용해서 연결을 하여 신뢰성을 구축해서 수신 여부를 확인하며 '가상회선 패킷 교환 방식'을 사용한다.

• 가상회선 패킷 교환 방식: 각 패킷에는 가상회선 식별자가 포함되며 모든 패킷을 전송하면 가상회선이 해제되고 패킷들은 전송된 '순서대로' 도착하는 방식을 말한다.
• 연결은 일대일만 가능하다.
• 보낸 데이터가 받는 쪽에서 정확히 모두 도착한다는 것을 보장하여 인터넷 프로그램 대부분은 TCP를 활용한다.
• TCP에서 보낼 스트림 데이터는 세크먼트(segment)라는 IP패킷에 넣을 수 있는 크기의 단위로 쪼개진다.

(2). UDP는 순서를 보장하지 않고 수신 여부를 확인하지 않으며 단순히 데이터만 주는 '데이터그램 패킷 교환방'을 사용한다.

• 데이터그램 패킷 교환 방식: 패킷이 독립적으로 이동하며 최적의 경로를 선택하여 가는데, 하나의 메시지에서 분할된 여러 패킷은 서로 다른 경로로 전송될 수 있으며 도착한 '순서가 다를 수'있는 방식을 뜻한다.
• UDP는 그저 sendTo() recvfrom()함수만 있으면 데이터를 주고 받을 수 있다.

(3). TCP은 신뢰 있는 계층 -> '3 - 웨이 핸드셰이크(3-way handshake)'

 

※ (계층 2) : 인터넷(internet) 계층

장치로부터 받은 네트워크 패킷을 IP주소로 지정된 목적지로 전송하기 위해 사용되는 계층이다. IP, ARP, ICMP등이 있으며 패킷을 수신해야 할 상대의 주소를 지정하여 데이터를 전달한다. 상대방이 제대로 받았는지에 대해 보장하지 않는 비연결형적인 특징이 있다.

 

※ (계층 1) : 링크 계층

전선, 광섬유, 무선 등으로 실질적으로 데이터를 전달하며 장치 간에 신호를 주고 받는 '규칙'을 정하는 계층이다. 참고로 네트워크 접근 계층이라고도 한다.

• 물리 계층: 무선 LAN과 유선 LAN을 통해 0과 1로 이루어진 데이터를 보내는 계층
• 데이터 링크 계층: '이더넷 프레임'을 통해 에러 확인, 흐름 제어, 접근 제어를 담당하는 계층

무선 LAN ---------------------------------------

1. 트워스트 페어 케이블(twisted pair cable)
하나의 케이블처럼 보이지만 실제로는 여덟 개의 구리선을 두 개씩 꼬아서 묶은 케이블을 지칭한다. 케이블은 구리선을 실드 처리하지 않고 덮은 UTP 케이블과 실드 처리하고 덮은 STP로 나눠진다. 여기서 우리가 많이 볼 수 있는 케이블은 UTP 케이블로 흔히 LAN 케이블이라고 한다.
2. 광섬유 케이블
말그대로 광섬유로 만든 케이블로 레이저를 이용해서 통신하기 때문에 구리선과는 비교할 수 없을 만큼 장거리 및 고속 통신이 가능하다. 보통 100Gbps의 데이터를 전송하며 괌섬유 내부와 외부를 다른 밀로를 가지는 유리나 플라스틱 섬유로 제작하여 한 번 들어간 빛이 내부에서 계속적으로 반사하며 전진하여 반대편 끝까지 가는 원리를 가진다.

유선 LAN ---------------------------------------

1. 와이파이(wifi) : 와이파이, 지그비, 블루투스 ....
무선 접속 장치(AP, Access Point)가 있어야 함. 흔히 공유기라고 말한다. 이를 통해 유선 LAN에 흐르는 신호를 무선 LAN신호로 바꿔주어 신호가 닿는 범위 내에서 무선 인터넷을 사용할 수 있게 된다.
2. BSS(Basic Service Set)
동일 BSS내에 있는 AP들과 장치들이 서로 통신이 가능한 구조를 말한다. 근거리 무선 통신을 제공하며 자유롭게 이동하며 네트워크에 접속하는 것은 불가능하다.
3. ESS(Extended Service Set)
하나 이상의 연결된 BSS 그룹이다. 이동하며 중단 없이 네트워크에 연결 할 수 있다.