여러 프로토콜들로 구성된 TCP/IP는 현재 산업 표준 프로토콜로 사용되고 있음.
TCP/IP 프로토콜의 필요성과 역할을 살펴볼 필요가 있음.

주요 용어

  • 인터넷 네트워킹 기술 :
    서로 떨어져 있는 수많은 네트워크를 연결하여 하나의 거대한 네트워크처럼 사용할 수 있도록 해주는 기술
  • DoD 모델 :
    미국방성에 사용한 컴퓨터 통신망 모델로 데이터링크, 인터넷, 전송, 프로세스 응용 계층으로 구성됨
  • TCP :
    IP 프로토콜위에서 연결형 서비스를 지원하는 전송계층 프로토콜
  • UDP :
    하부의 IP 프로토콜을 이용해 비연결형 서비스를 지원, 작지만 빠른 전송이 가능
  • 물리주소 :
    하나의 네트워크 내에서 호스트를 식별하는 물리적 하드웨어 주소
  • 인터넷 주소 :
    서로 다른 네트워크 간에 호스트를 식별하는 논리주소

TCP / IP 개념과 기본구조

TCP / IP의 등장

Internetworking Technology

  • 네트워크들을 상호 연결하는 기술
  • 서로 다른 네트워크에 연결되어 있는 컴퓨터 사이의 통신이 가능
  • DoD ARPA(Advanced Research Project Agency)

Transmission Control Protocol / Internet Protocol

  • TCP / IP Internet Protocol Suite
  • 1970년대 Robert Kahn과 Vinton Cerf 등에 의해 개발
  • 1982년 미군 컴퓨터 네트워킹의 표준으로 제정

DoD 모델(DARPA 모델)

DoD 모델 (DARPA 모델)

TCP / IP 기본 구조

TCP / IP 주요 특징

  1. 연결형 서비스 및 비연결형 서비스 제공
  2. 패킷 교환
  3. 동적 경로 할당
  4. 공통의 응용 프로그램 제공

TCP / IP 계층의 역할

  1. 데이터링크 계층
    • 네트워크 인터페이스
    • device driver와 interface card로 데이터 통신 처리
    • 대표적 프로토콜
      • ARP (Address Resolution Protocol) : IP 주소 -> 물리주소
      • RARP (Reverse ARP) : 물리주소 -> IP 주소
  2. 인터넷 계층
    • 네트워크상에서 패킷의 이동을 처리 (패킷 라우팅 등)
    • 대표적 프로토콜
      • IP : Internet Protocol
      • ICMP : Internet Control Message Protocol
      • IGMP : Internet Group Management Protocol
  3. 전송 계층
    • 호스트 컴퓨터 사이의 데이터 전송 서비스
    • 대표적 프로토콜
      • TCP : Transmission Control Protocol
      • UDP : User Datagram Protocol
  4. 응용 계층
    • 응용 프로세스를 위한 프로토콜
    • 대표적 프로토콜
    1. TCP 이용 :
      FTP, SMTP(Simple Mail Transfer Protocol), Telnet 등
    2. UDP 이용 :
      TFTP (Trivial FTP), DNS (Domain Name System), BOOTP (Bootstrap Protocol) 등
    3. IP 직접 이용 : traceroute 프로그램
    4. ICMP 직접 이용 : ping 프로그램

인터넷 주소

호스트 식별

  • 인터넷에 연결되어 있는 호스트 식별
  • 3가지 종류의 주소
    1. 물리주소 :
      네트워크내에서 호스트를 식별하는 물리적 하드웨어 주소로서 네트워크 인터페이스 주소
    2. 인터넷 주소 (IP 주소) :
      서로 다른 네트워크 간에 호스트를 식별하는 논리주소
    3. 포트 주소 :
      프로세스를 식별하는 포트 번호

IP 주소

IP 주소

포트 주소

  • 포트 번호 (port number)
    • TCP 및 UDP에 의해 응용 프로그램을 식별
    • 2바이트 (16비트)로 구성
    • FTP 서버 (TCP 21), TFTP (UDP 69), Telnet (TCP 23), SMTP (TCP 25)
    • 포트 주소의 구성
포트번호 사용처
0 사용되지 않음
1 ~ 255 well-known service
256 ~ 1023 기타 well-known service
1,024~4,999 임시 client 포트
5,000 ~ 65,535 사용자 정의 server

 

캡슐화

Encapsulation

  • 데이터에 각 계층의 제어정보를 추가하는 것
  • Service Data Unit + Protocol Control Information = Protocol Data Unit

Decapsulation

  • 수신측 시스템의 해당 계층에서 수행되는 캡슐화의 반대 과정
  • 물리 계층 이외의 모든 계층에서 수행됨

캡슐화
캡슐화

IP

개요

  • 인터넷 프로토콜 : OSI 모델의 네트워크 계층의 기능
  • 사용자에게 복잡한 인터넷의 개별 네트워크들의 구조를 숨겨
    모든 호스트들을 열결하는 1개의 가상 네트워크로 보이도록 함.
  • 네트워크 계층의 투명성(transparency)를 제공함
    송신자 호스트는 수신자 호스트까지 경유해야 하는
    데이터링크 및 라우터에 관한 물리적 세부 사항을 알지 못해도
    데이터그램을 전송할 수 있도록 해줌.

비연결(Connectionless) 서비스

  • 인터넷 계층의 투명성
    • IP 역할 : 호스트의 주소 지정 및 데이터그램 전송
    • 경유해야 하는 데이터 링크 및 라우터 정보를 무시
    • 신뢰성이 없는 데이터 전송

데이터그램

  1. 버젼 (4비트) : IP version 식별 번호
  2. 헤더길이 (4비트) : 20 ~ 60 bytes
    • 5 : 20 bytes
    • 15 : 60 bytes
    • (1 word = 4 bytes)
  3. 서비스 유형(8 비트) : QoS
    • 3 개 비트 : 우선순위
    • 4 개 비트 : 서비스 유형
      • 0000 : 기본
      • 0001 : 비용 최소
      • 0010 : 신뢰성 최대
      • 0100 : 처리량 최대
      • 1000 : 지연 최소
    • 1 개 비트 : 사용하지 않음
  4. 전체 길이 (16 비트) : 데이터그램 길이
  5. 식별자 (16 비트) : 데이터그램이 단편되었을 때 각 단편은 동일한 식별자를 가짐
  6. 플래그 (3 비트)
    • 1 개 비트 : 사용하지 않음
    • 1 개 비트 (DF)
      • 1 : More Fragment
      • 0 : Fragment
    • 1 개 비트 (MF)
      • 1 : More Fragmetn
      • 0 : 마지막 단편, 유일한 단편
  7. 단편 오프셋(13 비트) :
    메세지가 단편 되었을 때 데이터 그램 내의 데이터가 원래 메세지의 어느 위치에 있었는지 나타냄
  8. TTL (8bit) : Time To Live
    • 데이터그램이 폐기되기 전까지 활동 기간
    • 거쳐야 하는 최대 라우터 수를 나타내는데, 보통 두 호스트 사이의 라우터 수의 두 배로 설정함.
    • 라우터를 지날 때마다 1 씩 감소
    • 0이 되면 폐기됨.
  9. 프로토콜 (8 비트)
    • 상위계층 프로토콜 식별
      • '1' : ICMP
      • '6' : TCP
      • '17' : UDP
  10. 헤더 검사 합(16 비트)
    • 헤더만의 검사합

IP 단편화 (Fragmentation)

  • IP 데이터그램의 분할
  • MTU (Maximum Transfer Unit)
    • 네트워크 링크에서 허용하는 프레임당 데이터의 최대 길이
      • Ethernet LAN : MTU = 1,500 byte
      • CCITT X.25 : MTU = 128 byte
  • IP 데이터그램은 전송 중 각 네트워크의 MTU에 적합한 크기로 분할되었다가
    목적지 호스트에서 각 fragment들을 재조립함.

인터넷상에서의 라우팅

Routing

  • IP 데이터그램이 목적지 호스트까지 진행하면서 경유할 경로를 결정하는 것
  • 비교
    • IP :
      송신자, 수신자 그리고 그 사이의 경로 상에 있는 모든 라우터들이 IP 데이터그램 전달에 관여
    • TCP :
      송신자와 수신자만 TCP 세그먼트 전달에 관여

라우팅

라우팅 테이블

  • 호스트는 자신의 물리적 네트워크에 연결된 라우터에 대한 정보를 자신의 라우팅 테이블에 관리함

동일한 물리적 네트워크에서의 데이터그램 전송

다른 물리적 네트워크에서의 데이터그램 전송

요약

  1. TCP/IP는 OSI(Open System Interconnection) 모델이 제정되기 전에 개발된 DoD 모델에 기반하여 여러 프로토콜 집합으로 구성.
  2. TCP/IP 구조의 특징은
    연결형(connection-oriented)과 비연결형(connectionless) 서비스 제공, 패킷 교환, 동적 경로 할장, 공톨의 응용 프로그램 제공임.
  3. TCP/IP 프로토콜을 이용한 인터넷에서는 물리(링크)주소, 인터넷(IP) 주소, 포트 주소가 있으며
    인터넷 주소는 32비트로 구성되며 클래스 A, B, C, D, E로 나눈다.
  4. IP(Internet Protocol)는 TCP/IP의 인터넷 계층에서 동작하고, 네트워크 계층의 투명성을 제공함으로써
    송신자 호스트는 각 데이터그램이 수신자 호스트에 도착하기 위해 경유해야 하는 데이터 링크 및 라우터에 관한 물리적 세부 사항을 알지 못해도 인터넷 상에서 데이터 그램을 전송할 수 있도록 해 준다.
  5. 비연결 서비스는 각각의 패킷을 독립적으로 전송하기 때문에 서로 다른 경로를 통하여 전달될 수 있으므로 신뢰성을 보장할 수 없다.
  6. 데이터그램(datagram)은 IP 계층의 패킷으로 가변길이를 가지며 헤더와 데이터 부분으로 구성된다.
  7. IP 단편화는 데이터그램이 송신자로부터 수신자까지의 중간 네트워크를 경유할 대마다 각 중간 네트워크의 MTU에 적합한 세그먼트로 분할되는 것을 말한다.
  8. 라우팅(routing)은 IP 데이터그램이 목적지 호스트까지 진행하면서 경유할 경로를 결정하는 것으로
    전송 계층 프로토콜은 송신자와 수신자 호스트만이 TCP 세그먼트 전달에 관여하는 데 반해,
    네트워크 계층 프로토콜은 송신자, 수신자 및 송신자와 수신자 호스트의 경로 상에 있는 모든 라우터들이 IP 데이터그램 전달에 관여함.

 

출처 : 방송통신대 강의 자료실 정보통신망 강의록

 
728x90
반응형
저작자표시 비영리 변경금지

'Computer Science > Network' 카테고리의 다른 글

LAN; 근거리 통신망 - II  (0) 2022.06.12
LAN; 근거리 통신망 - I  (0) 2022.06.12
TCP/IP - III  (0) 2022.06.12
TCP/IP - II  (0) 2022.06.12
OSI 참조 모델  (0) 2022.05.02

+ Recent posts

티스토리툴바