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ADD: 6장 전송계층 요약정리
Jan 18, 2022
be516c1 · Jan 18, 2022

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6장 전송 계층 : 신뢰할 수 있는 데이터 전송하기

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Jan 18, 2022
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Jan 18, 2022

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6장. 전송계층: 신뢰가능 데이터 전송

전송계층이 필요한 이유

기존의 물리계층, 데이터링크계층, 네트워크계층만 있어도 데이터를 송수신하는 것이 가능하지만 앞의 3계층에서는 데이터의 손상 혹은 유실에 대해서 책임져 주지 않는다. 따라서 목적지까지 신뢰할 수 있는 데이터를 전달하기 위해서 전송계층이 필요하다.


전송계층의 기능

  • 오류점검기능
  • 어떤 어플리케이션에서 사용하는지 식별기능

연결형 통신과 비연결형 통신

  • 연결형통신 ⇒ 정확성,신뢰성 추구 TCP 안정성, 유실가능성 낮음, 일반
  • 비연결형통신 ⇒ 효율성 추구 UDP 빠른전송, 유실가능성 높음, 동영상

TCP(Transmition Control Protocol)

연결형통신으로서 정확성과 신뢰성을 추구하는 프로토콜이다. TCP를 사용하기 위해서는 전송계층에서 TCP헤더를 붙여 캡슐화 시켜야하는데 TCP헤더가 붙은 데이터를 세그먼트라고 한다.


연결(connection)

연결형 통신을 하려면 연결이라는 가상의 독점 통신로를 확보해야 한다. TCP헤더를 살펴보면 코드비트 영역(107~112번째 비트)이 존재하는데 여기서 SYN, ACK 항목이 연결 확립에 사용된다. 초기값은 0이고, 활성화 될 경우 1이된다. SYN은 연결요청, ACK는 확인응답을 의미한다.


3-way 핸드셰이크

TCP에서 신뢰할 수 있는 연결을 확보하기 위해 사용하는 패킷교환이다. 아래와 같이 3회에 걸쳐 진행된다.

  1. A ⇒ SYN=1 ⇒ B
  2. B ⇒ SYN=1 + ACK=1 ⇒ A
  3. A ⇒ ACK=1 ⇒ B
  • 연결 완료!

반면 연결을 종료할 때는 4단계에 걸쳐 이뤄진다.

  1. A ⇒ FIN=1 ⇒ B
  2. B ⇒ ACK=1 ⇒ A
  3. B ⇒ FIN=1 ⇒ A
  4. A ⇒ ACK=1 ⇒ B
  • 연결 종료!

일련번호와 확인 응답 번호

TCP는 데이터를 분할해서 보내는데, 수신자가 받은 데이터가 몇 번째 데이터인지 정보를 알려주기 위해서 송신자가 보내는 것이 일련번호이다. 반면 확인응답번호는 수신하는 쪽에서 몇 번째 데이터까지 받았는지 송신자에게 알려주기 위해 사용한다. 확인응답번호는 다음 데이터를 요청할 때도 사용된다.

data transfer

이러한 과정을 거쳐도 데이터가 항상 정확하게 전달되지 않을 수 있는데 이처럼 데이터가 손상되거나 유실된 경우 재전송을 요청한다. 이를 재전송 제어라고 부른다.


윈도우크기(window size)

TCP통신시 일련번호를 순차적으로 전송하면 시간이 오래걸린다. 따라서 실제로는 데이터를 보낼 때 반환을 기다리지 않고 연속해서 송신한다. 이때 수신하는 측에서 처리되지 않은 데이터를 저장하는 공간이 존재하는데 이를 버퍼라고 한다. 버퍼도 용량이 한정되어있기 때문에 너무 많은 데이터를 받아서 더이상 저장되지 않는 현사을 오버플로우라고 한다. 그래서 오버플로우가 발생하지 않게하기 위해 송신하는 측에서 상대방의 버퍼크기를 알고 있어야하는데 이를 TCP헤더의 윈도우크기(window size)값에 저장한다. 윈도우 크기는 얼마나 많은 용량의 데이터를 저장해 둘 수 있는지를 나타내며, 이는 3-way 핸드셰이크 과정에서 파악한다.


포트번호

전송계층에서는 주고 받는 데이터가 어떤 어플리케이션에서 사용되는지 식별할 필요가 있는데 이를 가능하게 해주는 것이 포트번호이다. 포트번호는 TCP헤더의 출발지 포트번호(16비트)와 목적지 포트번호(16비트)에 저장하여 사용한다. 포트번호는 다음과 같이 구분하여 사용된다.

  • 0~1023: 잘 알려진 포트(well-known port)
  • 1024: 예약은 되어있지만 사용하지 않음
  • 1025~65535(2의 16승): 랜덤포트

잘 알려진 포트 중 대표적인 어플리케이션

  • SSH(22): 시큐어쉘. 원격명령 실행, 깃헙에서 레포관리시 사용됨
  • SMTP(25): 간이우편전송. 이메일 보낼 때
  • DNS(53): 도메인이름을 네트워크ID(5장참조)로 변경
  • HTTP(80): HTML을 주고 받을시
  • POP3(110): 이메일을 받아올 때
  • HTTPS(443): HTTP의 보안강화버전

UDP(User Datagram Protocol)

UDP는 비연결형 통신으로서 컴퓨터간 동영상, 스트리밍, 실시간 데이터통신 등 효율성을 추구하는 데 사용되는 프로토콜이다. UDP는 비연결형 통신이어서 TCP의 3-way 핸드셰이크 같은 신뢰성 기능이 없다. 하지만 프로토콜을 사용하는 프로그래머가 신뢰성 기능을 직접 짜서 신뢰성을 부여할 수는 있다고 한다.

UDP에서는 UDP헤더가 데이터 앞에 붙으며 UDP헤더가 붙은 데이터를 UDP 데이터그램이라고 부른다. UDP는 상대방을 확인하지 않고 연속해서 데이터를 보낸다. UDP를 사용하면 컴퓨터나 네트워크 장비에 데이터를 일괄적으로 보낼 수 있는데 이를 브로드캐스트라고 한다.