[Network] TCP/IP 5계층 (개요)

TCP/IP

TCP/IP는 IP(internet protocol)중심의 여러 프로토콜의 집합이며 인터넷에서 표준으로 사용하는 네트워크 프로토콜이다. 프로토콜은 데이터를 주고 받기위해 만들어낸 규칙을 말한다. 

컴퓨터 간 데이터를 주고받을때 규칙이 다르다면 통신을 정상적으로 할수 없기때문에 프로토콜은 이러한 통신을 원할하게하기위한 일종의 약속이라고 할 수 있다.

이러한 네트워크 프로토콜을 5단계의 계층으로 나눠놓은 이유는 통신의 편리를 위해서이다. 

5계층은 레이어1의 physical 계층 레이어2의 data link 계층 레이어3의 network 계층

레이어4의 transport 계층 레이어 5의 application 계층으로 이루어져 있다.

데이터를 전송 하는 쪽은 데이터를 보내기 위해 상위계층(application)에서 하위계층(physical)으로 데이터를 전달한다.

반대로 데이터를 수신하는 쪽은 하위계층에서 상위계층으로 각 계층을 통해 전달된 데이터를 받게 된다.

 

<그림1>TCP/IP 5계층

각 Layer별 설명을 하자만 

• 물리계층(physical layer) : 통신의 맨 아래 단계로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 케이블로 데이터를 전송한다.

 

• 데이터링크계층(data-link layer) : 안정한 정보의 전달을 수행할 수 있도록 도와주며 충돌 방지/ 충돌해결 역할을 한다. 또한 통신에서의 오류를 찾고 재전송하며 MAC주소를 통해 통신할 수 있게 한다. 대표적 장비로는 브릿지, 스위치가 있다.

 

• 네트워크계층(network layer) : 네트워크 계층에서는 데이터를 목적지로 안전하고 빠르게 전달하는것 주된 기능이다. 경로를 선택하고 , 주소를 정하고, 경로에 따라 패킷을 전달해주는 역할을 하는데 이를 라우팅 이라고한다. 따라서 라우터는 네트워크 계층에 속하며 포워딩과 라우팅을 수행한다.

 

• 전송계층(transport layer) : 네트워크 계층에서 보낸 데이터를 정렬하고 에러를 복구하는 기능을한다. 에러 복구를 위해 패킷을 재전송하거나 플로를 조절하여 데이터가 정상적으로 전송되게끔하는 역할을 한다. 대표적으로 TCP/UDP가 전송계층에 속한다.

 

• 응용계층(application layer) : 클라이언트가 서버로 요청하면 서버가 클라이언트에 응답한다. 웹 브라우저와 프로그램등이 이 계층에 속한다. 

 

캡슐화와 역캡슐화

<그림2> 캡슐화

캡슐화는 쉽게 말해서 응용계층에서 물리계층으로 플로가 진행되면서 헤더라는 정보가 하나씩 데이터에 붙는 것을 의미한다.

헤더에는 각 계층별로 관리하는 여러 관리사항이 붙어서 역 캡슐화 과정에서 계층을 잘 지나갈수 있도록 한다.

예를 들면 네트워크 계층에서는 헤더에 IP주소가 붙고 물리계층에서는 전기적 신호인 이진수(0과1)가 붙게된다. 

다음으로는 데이터 송신과정에 대해서 살펴보자

데이터 송신 과정

첫번째로 응용 계층에서 데이터가 생성된후 전송 계층에서 헤더를 데이터에 붙여서 세그먼트를 만든다.

두번째로 네트워크 계층에서 다른 네트워크와 통신하기위한 헤더를 세그먼트에 붙이는데 이를 패킷이라고 한다.

세번째로는 데이터 링크 계층에서 패킷에 헤더와 오류 검출에 쓰이는 트레일러를 붙이며 이렇게 만들어진 프레임을

물리계층에서는 0과 1 비트로 구성된 전기적 신호로 변환하여 매체를 통해 데이터를 전송한다.

역캡슐화는 반대로 하위계층에서 상위계층으로 데이터가 전달되면서 헤더가 하나씩 벗겨지는 것을 말한다.

만약 역캡슐화 과정에서 문제가 발생한다면 재전송을 요구하거나 에러의 복구를 시도하게되는게 이 부분은 추후에 더 자세하게 다루겠다.

복잡하지만 이런 규칙을 통해서 데이터가 정확하고 안전하게 전달 될 수 있다.