[Network] TCP/IP 프로토콜 구조에 대해서 설명해보자.

본 포스팅은 학교 수업 과제였습니다.

 

1. 각 계층의 이름을 쓰고, (국문 + 영문)

계층 (Layer)

네트워크 접속 계층 - Network Access Layer

인터넷 계층 - Internet Layer

전송 계층 - Transport Layer

응용 계층 - Application Layer

 

2. 각 계층이 수행하는 주요 기능을 기술하고, 

(1). 네트워크 액세스 계층

네트워크 액세스 계층은 물리적인 네트워크 매체와 상호작용하여 데이터 프레임을 송수신하고 괸리한다. 이 계층에서 주요기능은 데이터 프레임을 전기적 신호로 변환하여 물리적 매체를 통해 전송하며, 노드 간 데이터 송수신을 관리하기위해서 MAC(Media Access Control) 주소를 사용하여 목적지 노드를 식별한다. 또한 다중 접근 네트워크에서 충돌을 감지하고 해결하기 위해 충돌 검출 및 재전송을 수행한다.

 

(2). 인터넷 계층

인터넷 계층은 패킷의 경로 선택과 라우팅을 담당하며, IP 주소를 사용하여 호스트와 라우터를 식벽한다. 주요 기능으로는 데이터 패킷을 목적지까지 안전하게 전달하기 위해 라우팅 결정을 수행하는데, 라우팅 결정이란 라우터는 데이터 패킷이 도착지로 어떤 경로를 따라야 하는지를 결정하는데, 이 결정은 라우터의 라우팅 테이블에 기반하여 이루어진다. 라우팅 테이블은 다양한 네트워크 경로와 관련된 정보를 저장하고 있으며, 목적지 IP 주소를 확인하여 어느 인터페이스로 패킷을 전송해야하는지 결정하는 것을 말합니다.

또한 주요 기능으로는 위에서 서술했던 것처럼 IP 주소를 사용하여 송신자와 수신자를 식별하여 패킷을 목적지로 전달하며, 큰 데이터를 작은 패킷으로 분할하거나 반대로 조립하여 패킷의 전송을 관리합니다.

 

(3). 전송 계층

전송 계층은 종단 간 통신을 제어하고 데이터 신뢰성을 제공하기 위한 중요한 역할을 수행하는 계층입니다. 주요 기능으로는 데이터를 송신 측에서 수신 측까지 안정적으로 전송하기 위해서 오류 검출 및 복구를 수행합니다. 이러한 방법으로는 패리티 비트, CRC(Cyclic Redundancy Check)등의 기술을 사용하여 데이터 패킷의 무결성을 확인하고 오류가 발생한 경우 복구를 시도합니다. 또한 데이터의 흐름을 제어하고 혼잡 제어 기술을 통해 네트워크 혼잡을 방지합니다. 흐름제어는 데이터의 송수신 속도를 조절하여 수신 측의 버퍼 오버 플로우를 방지하고 네트워크 혼잡을 관리하는 기술입니다. 그리고 혼잡제어는 네트워크 내에서 혼잡을 감지하고 조절하는 메커니즘인데, 혼잡이 발생하면 데이터 패킷의 손실 및 지연이 증가하기때문에 TCP는 혼잡을 제어하는 기술을 내장하고 있습니다. 그리고 종단 간 연결을 설정 및 해제하기 위해서 프로세스를 관리하며, 시퀀스 번호와 확인 응답(ACK)을 사용하여 데이터의 신뢰성을 제어합니다. 패킷은 시퀀스 번호로 순서대로 전송되며, 수신 측은 ACK를 통해 패킷의 수신 여부를 확인하여 손실된 패킷을 재전송을 요청합니다.

 

(4). 응용 계층

응용계층은 최종 사용자 애플리케이션과 네트워크 간의 상호작용을 담당합니다.

주요기능으로는 사용자 데이터와 관련된 서비스를 제공하며, HTTP, FTP, SMTP와 같은 프로토콜을 통해 웹 브라우징, 파일 전송, 이메일 송수신등을 지원합니다. 또한 다양한 응용 프로토콜을 통해 사용자 인터페이스와 데이터를 교환가능하게 하며 네트워크 서비스와 사용자 간의 중개자 역할을 수행하여 응용 프로그램이 네트워크 리소스에 접근할 수 있도록 합니다.

 

3. 각 계층에 해당하는 프로토콜을 조사해서 쓰시오.

TCP/IP 프로토콜 스택은 각 계층에 해당하는 다양한 프로토콜을 사용합니다.

(1). 네트워크 액세스 계층: Ethernet, Wi-Fi, PPP 등

(2). 인터넷 계층: IP (Internet Protocol)

(3). 전송 계층: TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol)

(4). 응용 계층: HTTP, FTP, SMTP, POP3, DNS 등

 

4. OSI 7 layer 모델과 TCP/IP 5 layer 모델의 계층을 비교 설명하시오. 

 

TCP/IP 프로토콜 스택은 OSI 모델의 일부 계층을 통합하고 다른 계층을 분리하여 더 단순한 구조를 가지고 있습니다.

OSI 7 계층 모델	TCP/IP 5 계층 모델	주요 차이점
7. 응용 계층	4. 응용 계층	OSI 모델의 응용 계층과 TCP/IP 모델의 응용 계층은 이름이 같습니다. - 사용자 애플리케이션과 네트워크 간 상호 작용을 담당합니다.
6. 표현 계층		OSI 모델에만 존재하며, 데이터의 형식 변환, 데이터 암호화, 압축 등과 관련된 데이터 표현 및 변환을 수행합니다.
5. 세션 계층		OSI 모델에만 존재하며, 데이터 교환의 시작과 종료, 데이터 동기화, 대화 제어 등을 담당합니다.
4. 전송 계층	3. 전송 계층	OSI 모델의 전송 계층과 TCP/IP 모델의 전송 계층은 이름이 같습니다. - 종단 사이 통신을 제어하고 데이터 신뢰성을 제공합니다. 흐름 제어와 오류 검출 및 복구를 수행합니다.
3. 네트워크 계층	2. 인터넷 계층	OSI 모델의 네트워크 계층과 TCP/IP 모델의 인터넷 계층은 역할이 유사합니다. - 패킷의 경로 선택과 라우팅을 담당하며 IP 주소를 사용하여 호스트와 라우터를 식별합니다.
2. 데이터 링크 계층	1. 네트워크 액세스 계층	OSI 모델의 데이터 링크 계층과 TCP/IP 모델의 네트워크 액세스 계층은 역할이 유사합니다. - 물리적인 네트워크 매체에 데이터를 전송하고 수신합니다. MAC 주소로 노드를 식별하고 충돌을 관리합니다.
1. 물리 계층		OSI 모델의 물리 계층은 데이터 비트의 전송과 물리적인 네트워크 매체와 관련된 역할을 합니다. TCP/IP 모델에서는 이 계층을 별도로 정의하지 않습니다.

 

OSI 모델은 7개의 계층으로 세분화되어 있으며, 표현 계층과 세션 계층을 포함합니다. 이들 계층은 주로 데이터의 형식 변환, 데이터 암호화, 압축, 데이터 교환의 시작과 종료, 데이터 동기화와 대화 제어와 같은 기능을 수행합니다.

 

TCP/IP 모델은 더 간결하며 5개의 계층으로 구성되어 있으며, 호스트-투-호스트 계층의 일부 기능을 전송 계층과 응용 계층에 통합합니다. TCP/IP 모델은 실제 네트워크에서 더 많이 사용되며, OSI 모델보다 간결한 구조를 가지고 있습니다.

 

TCP/IP 모델은 OSI 모델보다 조금 더 간결하며, 물리 계층과 표현 계층, 세션 계층을 통합하지 않아도 됩니다. 이로 인해 TCP/IP 모델은 실제 네트워크 프로토콜 스택으로 더 효과적이며, 현실적으로 더 많이 사용됩니다.