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TCP/IP 계층

SBP 2025. 4. 22. 23:49
TCP/IP 계층 모델

TCP/IP 계층 모델

TCP/IP 모델은 인터넷에서 실제로 사용되는 프로토콜들의 집합(Protocol Suite)이자, 이를 계층별로 나눈 구조를 의미합니다. OSI 7계층 모델이 이론적이고 표준적인 모델이라면, TCP/IP 모델은 현실적인 구현 모델입니다. OSI 모델보다 적은 수의 계층으로 구성되며, 각 계층의 기능 범위가 OSI와 약간 다릅니다.

TCP/IP 계층 구조 (일반적인 4계층 모델)

가장 흔하게 사용되는 TCP/IP 4계층 모델은 다음과 같습니다.

TCP/IP 계층 OSI 계층 대응 주요 데이터 단위 (PDU) 주요 기능 및 특징 주요 프로토콜
4. 응용 계층 (Application Layer) 7. 응용 계층
6. 표현 계층
5. 세션 계층		 Data (데이터)
(또는 메시지)
  • 사용자에게 직접 서비스 제공
  • 애플리케이션 간 통신 정의
  • 데이터 형식 변환, 암호화, 압축 (OSI의 표현/세션 기능 포함)
 HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, POP3, IMAP, DNS, DHCP, SSH, Telnet 등
3. 전송 계층 (Transport Layer) 4. 전송 계층 Segment (TCP)
Datagram (UDP)
  • 종단 간(End-to-End) 프로세스 간 통신 제공
  • 포트 번호를 통한 프로세스 식별
  • 신뢰성 보장 (TCP) 또는 빠른 전송 (UDP) 선택
  • 흐름 제어 및 오류 제어 (TCP)
  • 데이터 분할 및 재조립
 TCP (Transmission Control Protocol)
UDP (User Datagram Protocol)
2. 인터넷 계층 (Internet Layer) 3. 네트워크 계층 Packet
(또는 Datagram)
  • 호스트 간(Host-to-Host) 패킷 전송
  • 논리적 주소(IP 주소) 사용 및 관리
  • 라우팅 (패킷의 경로 결정)
  • 네트워크 간 연결 (Internetworking)
 IP (Internet Protocol)
ICMP, ARP, RARP
1. 네트워크 접속 계층 (Network Access Layer) 2. 데이터 링크 계층
1. 물리 계층		 Frame (프레임)
  • 동일 네트워크 내 인접 노드 간 통신
  • 물리적 매체(케이블 등) 접근 제어
  • 물리적 주소(MAC 주소) 사용
  • 데이터 프레임 구성 및 전송
  • 링크 상의 오류 검출 및 물리적 전송
 이더넷, Wi-Fi (802.11), PPP, Frame Relay 등
(하위 하드웨어 기술 포함)

각 계층별 특징 및 방식 상세

네트워크 접속 계층 (Network Access Layer)

  • OSI 모델의 물리 계층과 데이터 링크 계층을 합친 개념입니다.
  • 데이터가 실제로 네트워크 매체를 통해 어떻게 전송될지 정의합니다.
  • 이 계층의 기술은 네트워크 종류(이더넷, Wi-Fi 등)에 따라 다릅니다.
  • MAC 주소를 사용하여 동일 네트워크상의 장치를 식별하고 통신합니다.

인터넷 계층 (Internet Layer)

  • OSI 모델의 네트워크 계층과 유사합니다.
  • IP 프로토콜이 핵심이며, 패킷의 출처와 목적지를 나타내는 IP 주소를 사용하여 라우팅합니다.
  • 연결 비지향적(Connectionless) 서비스를 제공합니다. 즉, 패킷이 독립적으로 경로를 찾아가며, 전송 순서나 도착 보장은 상위 계층(주로 전송 계층)에서 처리해야 합니다.
  • 라우터가 이 계층에서 동작하며 패킷의 경로를 결정하고 전달합니다.

전송 계층 (Transport Layer)

  • OSI 모델의 전송 계층과 유사합니다.
  • 애플리케이션 프로세스 간의 통신(Port-to-Port)을 담당합니다.
  • TCP와 UDP 두 가지 주요 프로토콜이 있습니다.
    • TCP (Transmission Control Protocol): 연결 지향적(Connection-oriented)이고 신뢰성 있는 데이터 전송을 제공합니다. 데이터 순서 보장, 손실된 데이터 재전송, 흐름 제어 등을 수행하여 데이터의 정확한 전달을 보장합니다. 웹(HTTP/HTTPS), 파일 전송(FTP), 이메일(SMTP/POP3/IMAP) 등에 사용됩니다.
    • UDP (User Datagram Protocol): 비연결 지향적(Connectionless)이며 비신뢰성 프로토콜입니다. 연결 설정 과정이 없어 빠르지만, 데이터 전송 순서나 손실을 보장하지 않습니다. 실시간 스트리밍, 온라인 게임, DNS 등 속도가 중요하고 일부 손실이 허용되는 서비스에 사용됩니다.
  • 포트 번호를 사용하여 데이터를 어떤 애플리케이션에게 전달할지 구분합니다.

응용 계층 (Application Layer)

  • OSI 모델의 응용, 표현, 세션 계층의 기능이 통합되어 있습니다.
  • 다양한 네트워크 서비스(웹, 이메일, 파일 공유 등)를 위한 프로토콜이 정의됩니다.
  • 사용자와 직접 상호 작용하는 응용 프로그램이 이 계층의 프로토콜을 사용합니다.
  • 데이터 형식 변환(표현 계층 기능)이나 세션 관리(세션 계층 기능) 등이 필요하다면 이 계층 내의 프로토콜이 처리하거나 관련 라이브러리를 사용합니다.

TCP/IP 모델의 구조 및 특징

  • 계층적 구조: 각 계층은 독립적인 기능을 수행하며, 데이터를 처리할 때 상하 계층 간에 정해진 인터페이스를 통해 정보를 주고받습니다.
  • 캡슐화 (Encapsulation): 데이터를 전송할 때, 상위 계층의 데이터에 하위 계층의 헤더(Header) 정보가 추가되어 '캡슐'처럼 싸여 내려갑니다. (예: 데이터 → TCP 헤더 추가 → IP 헤더 추가 → 이더넷 헤더/트레일러 추가)
  • 비캡슐화 (Decapsulation): 데이터를 수신할 때, 하위 계층의 헤더부터 차례로 제거하며 상위 계층으로 데이터를 전달합니다.
  • 프로토콜 스택 (Protocol Stack): 각 계층에 해당하는 여러 프로토콜들이 모여 하나의 통신 기능을 수행하는 집합체를 형성합니다.
  • 유연성: 특정 계층의 프로토콜이 변경되어도 다른 계층에 미치는 영향이 적습니다. (예: 네트워크 접속 계층 기술이 바뀌어도 인터넷 계층 이상의 프로토콜은 그대로 사용 가능)
  • IP 중심: 인터넷 계층의 IP가 핵심적인 역할을 하며, 다양한 네트워크 기술을 연결하는 기반이 됩니다.
  • 종단 간 원칙 (End-to-End Principle): 네트워크의 핵심 기능(신뢰성 등)은 최종 통신하는 호스트(End host)에서 담당하고, 중간 네트워크 장비(라우터 등)는 가능한 단순하게 패킷 전달 기능만 수행하도록 설계되었습니다.

TCP/IP 모델은 현재 인터넷 통신의 근간이 되는 실제적인 모델이므로, 각 계층의 역할, 주요 프로토콜, 그리고 OSI 모델과의 차이점을 명확히 이해하는 것이 중요합니다. خاصةً 전송 계층의 TCP와 UDP의 특징 비교, 인터넷 계층의 IP와 라우팅 개념은 시험에 자주 나옵니다.