[네트워크관리사 2급 독학로그] TCP/IP 개념 및 기본구조 정리

TCP/IP 개념과 기본 구조

TCP/IP 의 등장

• Internetworking Technology
  • 네트워크들을 상호 연결하는 기술
  • 서로 다른 네트워크에 연결되어 있는 컴퓨터 사이의 통신이 가능하다.
  • DoD ARPA ( Advanced Research Project Agency)
• Transmission Control Protocol / Internet Protocol
  • TCP/IP Internet Protocol Suite
  • 1982년 미군 컴퓨터 네트워키의 표준으로 제정.
• DoD 모델 (DARPA 모델)
  • 4계층 모델로써 OSI 7 Layer와 비슷함. (최하위 물리계층 빼고)

• TCP/IP 주요 특징
  • 연결형(TCP) 서비스 및 비연결형(IP) 서비스 제공
  • 패킷 교환
  • 동적 경로 할당
  • 공통의 응용 프로그램 제공
• TCP/IP 계층의 역할
  • 1) 데이터링크 계층
    • 네트워크 인터페이스
    • device driver와 interface card로 데이터 통신 처리
    • 대표적 프로토콜로는ARP,RARP가있다.
      • ARP (Address Resolution Protocl)
        • [IP 주소 -> 물리 주소]
      • RARP (Revers ARP)
        • [물리 주소 -> IP 주소]
  • 2) 인터넷 계층
    • 네트워크 상에서 패킷의 이동을 처리한다. (패킷 라우팅 등)
    • 대표적 프로토콜로 IP,ICMP,IGMP 가 있다.
      • IP (Internet Protocol)
      • ICMP (Internet Contorl Message Protocol)
      • IGMP (Internet Group Management Protocol)
  • 3) 전송 계층
    • 호스트 컴퓨터 사이의 데이터 전송 서비스
    • 대표적 프로토콜로 TCP,UDP가 있다.
      • TCP (Transmission Control Protocol)
      • UDP (User Datagram Protocl)
  • 4) 응용 계층
    • 응용 프로세스를 위한 프로토콜
    • 대표적 프로토콜
      • 1)TCP 이용
        • FTP,SMTP(Simple Mail Transfer Protocl),Telnet 등
      • 2)UDP 이용
        • TFTP(Trivial FTP),DNS,BOOTP(Bootstrap Protocol) 등
      • 3)IP 직접 이용 :  traceroute 프로그램
      • 4)ICMP 직접 이용 : ping 프로그램

인터넷 주소 (IP Address)

• 호스트 식별
  • 인터넷에 연결되어 있는 호스트 식별
  • 3가지 종류의 주소가 있다.
    • 1) 물리주소
      • 네트워크 내에서 호스트를 식별하는 물리적 하드웨어 주소.
      • 네트워크 인터페이스 주소, MAC 등으로 불림
    • 2) 인터넷주소(IP주소)
      
      • 서로 다른 네트워크 간에 호스트를 식별하는 논리주소
    • 3) 포트주소
      • 프로세스를 식별하는 포트번호
• IP 주소
  • 4바이트 (32비트) 로 구성

인터넷 주소 형태 (이진 표기법)

• 포트 주소
  • 포트 번호 (port number)
    • TCP 및 UDP에 의해 응용 프로그램을 식별한다.
    • 2바이트 (16비트)로 구성
    • FTP서버 (TCP21번),TFTP서버(UDP 69번),Telenet서버(TCP23번),SMTP(TCP 25번)

포트번호	사용처
0	사용되지 않음
1~255	well - known service
256 ~ 1,023	기타 well - known service
1,024 ~4,999	임시 clinet 포트
5,000 ~ 65,535	사용자 정의 server

• 캡슐화 (Encapsulation)
  • 데이터 각 계층의 제어정보를 추가하는 것.
  • Service Data Unit + Protocol Control Inforamation -> Protocol Data Unit
  • SDU + PCI -> PDU
• 역 캡슐화 (Decapsulation)
  • 수신측 시스템의 해당 계층에서 수행되는 캡슐화의 반대 과정
  • 물리 계층 이외의 모든 계층에서 수행된다.

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IP

개요

• 인터넷 프로토콜 : OSI 모델의 네트워크 계층의 기능.
• 사용자에게 복잡한 인터넷의 개별 네트워크들의 구조를 숨겨
  • 모든 호스트들을 연결하는 1개의 가상 네트워크로 보이도록 한다.
• 네트워크 계층의 투명성(Transparency)을 제공한다.
  • 송수신자 호스트는 수신자 호스트까지 경유해야하는 데이터링크 및 라우터에 관한
  • 물리적 세부 사항을 알지 못해도 데이터그램을 전송할 수 있도록 해준다.

비연결형 서비스 ( Connectionless) 

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

데이터그램

• IP 계층의 패킷
  • 1.버전(4bit) : IP version 식별번호
  • 2.헤더길이(4bit) : 20 ~ 60 bytes
    • 헤더길이 5 -> 20 bytes ( 한줄 4bytes * 5줄)
    • 헤더길이 15 -> 60 bytes ( 한줄 4bytes * 15줄 )
  • 3.서비스 유형 (8bit) : QoS(퀄리티)
    • 앞 3개 비트 : 우선순위 배정
    • 중간 4개 비트 : 서비스 유형
    • 끝 1개 비트 : 사용하지 않음
  • 4.전체 길이 (16bit) : 데이터그램 길이
  • 5.식별자 (16bit) : 데이터그램이 단편되었을 때 각 단편은 동일한 식별자를 가진다.
  • 6.플래그 (3bit)
    • 첫번째 비트 : 사용하지 않음
    • 두번째 비트 (DF)
      • *1 : Dont Fragment (단편화안시킨다)
      • *0 : Fragment (단편화 시킨다)
    • 세번째 비트 (MF)
      • *1 : More Fragment (뒤에 단편화된 게 더 있다는 뜻)
      • *0 : 마지막 단편,유일한 단편이란 의미.
  • 7.단편 오프셋 (13bit) 
    • 메시지가 단편되었을 때 데이터그램 내의 데이터가
    • 원래 메시지의 어느 위치에 있었는지 나타낸다.
  • 8.TTL(8bit) : Time To Live
    • 데이터그램이 폐기되기 전까지 활동 기간.
    • 거쳐야 하는 최대 라우터의 수를 나타낸다.
    • 보통 두 호스트 사이의 라우터 수의 2배로 설정한다.
    • 라우터를 지날 때 마다 1씩 감소한다.
    • 0이되면 폐기시킨다.
  • 9.프로토콜(8bit) : 상위계층 프로토콜 식별
    • *1 : ICMP를 이용해라
    • *6 : TCP
    • *17 : UDP
  • 10.헤더 검사합 (16bit)
    • 헤더만의 검사합

IP 단편화

• 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 전송중 각 네트워크의 MTU에 적합한 크기로 분할되었다가
  • 목적지 호스트에서 각 Fragment들을 재조립 한다.

단편화 발생 시나리오

인터넷상에서의 라우팅

• Routing
  • IP 데이터그램이 목적지 호스트가지 진행하면서 경유할 경로를 결정하는 것
  • 비교
    • IP : 송신자,수신자 그리고 그 사이의 경로 상에 있는 모든 라우터들이
      • IP 데이터그램 전달에 관여한다.
    • TPC : 송신자와 수신자만 TCP 세그먼트 전달에 관여한다.
• 라우팅 테이블
  • 호스트는 자신의 물리적 네트워크에 연결된 라우터에 대한 정보를 자신의 라우팅 테이블에 관리.