[TCP/IP 4계층 모델]

인터넷 프로토콜 스위트(internet protocol suite)는 인터넷에서 사용되는 프로토콜의 집합을 말한다.
이를 TCP/IP 4계층 모델로 설명하거나 OSI 7계층 모델로 설명하기도 한다.
필자는 TCP/IP 4계층 모델을 중심으로 설명하겠다.

계층 모델은 프로토콜의 집합이다. 각 계층은 네트워크 범위에 따라 구분된다.

계층 구조

각 계층은 특정 계층이 변경되었을 때 영향을 받지 않는다.

 

애플리케이션 계층

HTTP, SSH, FTP, SMTP, DNS 등 응용 프로그램이 사용되는 계층으로 실제로 서비스를 사용자에게 제공하는 계층이다.

 

전송계층

송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공한다. 대표적으로 TCP 와 UDP가 있다.
TCP는 '가상회선 패킷 교환 방식'을 사용하며 UDP는 '데이터그램 패킷 교환 방식'을 제공한다.
(가상회선 방식은 순서를 보장하지만 데이터그램 방식은 보장하지 않는다)

TCP는 (3-way handshakes)라는 작업을 통해 신뢰성 있는 계층이라고 하며 UDP는 그런 작업이 없기 때문에 신뢰성 없는 계층이라 한다.
* 3-way handshakes: 클라이언트가 서버와 통신할 때 거치는 3개의 과정을 의미한다. 접속 요청, 요청 수락, 데이터 전송 과정으로 이뤄진다.  

 

인터넷 계층

IP 주소로 지정된 목적지로 패킷을 전송하기 위해 사용되는 계층이다. IP, ARP, ICMP 등이 있다.
상대방이 정상적으로 받았는지에 대한 여부는 확인하지 않는다. 비연결형적인 특성을 가지고 있다.

 

링크 계층

유선 무선 등으로 데이터를 전달하고 장치 간의 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층이다. (네트워크 접근 계층이라 불리기도 한다)
이를 물리 계층과 데이터 링크 계층으로 나누기도 한다.
- 물리 계층: 유선/무선 LAN을 통해 0과 1로 이루어진 데이터를 보내는 계층을 말한다.
- 데이터 링크 계층 : '이더넷 프레임'을 통해 흐름 제어, 에러 확인, 접근 제어를 담당하는 계층을 말한다.

• 유선 LAN
  유선 LAN을 이루는 이더넷은 IEEE802.3 프로토콜을 사용하며 전이중화 통신을 사용한다.
  전이중화 통신은 송신로와 수신로를 나눠서 데이터를 동시에 주고받을 수 있는 통싱 방식을 말한다.
  유선 LAN을 이루는 케이블을 '트위스트 페어 케이블'과 '광섬유 케이블'이 있다.
  • 트위스트 페어 케이블: 구리선을 두 개씩 꼬아서 묶은 케이블
  • 광섬유 케이블: 광섬유로 만든 케이블, 장거리 및 고속 통신 가능
• 무선 LAN
  비유도 매체인 공기에 주파수를 쏴 무선 통신망을 구축하는 방법 사용한다.
  무선 LAN은 수신과 통신을 같은 채널에 두어 반이중화 통신 방식을 사용한다.
   *반이중화 통신: 양쪽 장치가 동시에 통신할 수 없고 한 번에 한 방향만 통신할 수 있는 방법
  
  • 주파수: 대역이 높을수록 장애물에는 취약하나 상대적으로 깨끗한 전파 환경 구축 가능
  • 와이파이
    전자기기들이 무선 LAN 신호에 연결할 수 있게 해주는 기술이다.
    이를 사용하려면 무선 접속 장치(AP)가 필요하다. 공유기라 불리기도 한다.
    공유기는 유선 LAN 신호를 무선 LAN 신호로 바꿔주어 가능한 범위 내에서 무선 인터넷을 사용할 수 있게 해준다.
• 이더넷 프레임
  전달받은 데이터의 에러를 확인하고 캡슐화한다.

계층간 송수신 과정

송신할 때는 애플리케이션 계층에서 링크 계층까지 거치면서 캡슐화 과정이 일어난다.
수신할 때는 링크 계층에서 애플리케이션 계층까지 비캡슐화 과정을 거친다.

 

References

면접을 위한 CS 전공지식 노트