[책] TCP/IP가 보이는 그림책

들어가며

현역 시절 연등하며 읽었던 책, 복습겸 정리해보자.

주제

TCP/IP는 인터넷을 사용할 수 있도록 컴퓨터 네트워크를 구현하는 통신프로토콜이다.

1. 용어 설명

네트워크

케이블 등을 연결해, 다양한 데이터를 주고받을 수 있는 상태
컴퓨터, 장비, 서버, 기기 등을 연결하여 정보를 교환할 수 있도록 하는 시스템

LAN, WAN, 인터넷

네트워크 규모에 따라 나눌 수 있다.

프로토콜

컴퓨터 네트워크에서 정보를 주고받을 때 사용되는 통신 규칙
정보를 전송할 때 어떤 형식 및 순서로 전송할 것인지, 언제 전송을 중단할 것인지 등을 정의
이를 통해 정보를 원활하게 송수신할 수 있도록 한다.

하이퍼텍스트(hypertext)

(하이퍼)링크 형식으로 정보를 비선형적으로 표현하는 방법

2. TCP/IP 개요

패킷 통신

데이터를 일정한 크기로 분할해서 보내는 통신 방법
작게 나눠진 데이터 하나 하나를 패킷이라고 한다.

데이터를 어떻게 주고 받을까?

데이터 -> 신호로 변환 -> 전달 -> 데이터로 재변환
위의 흐름을 통일시킨 절차를 베이스로하여 TCP/IP 구조가 탄생함
TCP/IP라는 공통된 구조로 전 세계 네트워트를 연결한 것이 인터넷임

통신 프로토콜

가지각색의 기기가 서로 데이터를 주고 받기 위해선 공통된 메뉴얼이 필요
이 메뉴얼을 프로토콜이라고 한다.
현재 전 세계 공통 통신 프로토콜로 체택된 게 TCP/IP 임

TCP / IP

데이터 송수신에 관한 일련의 작업을 하나로 모은 것
실제로 하나의 프로토콜로 모든 것을 처리하긴 힘듬
TCP/IP는 여러개의 프로토콜로 이루어져 있음

계층화

TCP/IP는 송수신에 필요한 작업을 5개의 계층으로 나눠서 처리하고 있음
계층마다 작업을 독립시키는 효과가 있음
계층마다 다양한 프로토콜이 있음
프로토콜 조합에 따라 다양하게 처리할 수 있음
이 조합에는 TCP와 IP가 중심이 되므로 TCP/IP 라고 부름
위로 갈수록 사용자와 가까운 작업, 아래로 갈수록 기계와 가까운 작업을 담당함

계층간 연락법

데이터의 앞에는 '헤더', 뒤에는 '트레일러'라는 추가 정보를 추가함
각 계층마다 헤더와 트레일러를 추가하고 이를 캡슐화하여 아래 계층으로 보냄
추가된 헤더와 트레일러는 수신측의 동일한 계층에서만 사용한다.

3. 애플리케이션층

역할

통신 서비스 실현
애플리케이션에 맞춰 통신 수행
사용자가 해석할 수 있는 정보를 제공하는 '서버와 클라이언트' 개념
이에 반해, 하위계층들은 컴퓨터끼리 데이터를 전달하는 '송수신' 개념

애플리케이션 헤더

HTTP 프로토콜에서는 요청과 응답이라는 두 종류의 패킷이 있음
이를 이용해 텍스트 형식으로 통신함
단순 요청시에는 데이터없이 헤더만을 보냄

4. 트랜스포트층

역할

통신을 실현
데이터를 '수신측 애플리케이션'에 확실히 전달

포트

포트 번호를 통해 상대 애플리케이션층의 어떤 프로토콜에게 전달할지 결정함
에플리케이션층의 프로토콜 인덱스

TCP

신뢰성, 정확성
안전하고 확실하게 전달
WWW, 전자메일

확실히 전달하기 위해

1. 6비트 컨트롤 플래그
- 통신 상태를 전달함
- TCP 헤더에 존재
2. 데이터 순서를 나타내는 시퀀스 번호
- 번호를 통한 데이터 구분
- 송수신 중에 문제 발생시 세그먼트 재전송

UDP

데이터를 빨리 전달할 것
IP 전화, 스트리밍

5. 네트워크층

역할

수신처까지의 최적의 경로 결정
수신측 컴퓨터까지 데이터를 전달

라우터

네트워크 간을 연결해 패킷이 수신처에 전달될 때까지 길 안내하는 기기

ICMP

IP는 UDP와 같이 데이터 도착을 보장하지 않음
이에 IP 프로토콜을 보조하는 프로토콜
통신 상태를 송신처에 알려줌

서브넷

규모가 큰 네트워크에서 관리 용이를 목적으로 네트워크를 세분화한 개념
서브넷 마스크를 이용해 가상으로 작은 네트워크를 만듬

6. 데이터링크층

역할

데이터 링크: 같은 규칙으로 연결된 기기들의 모음
데이터 링크간의 차이 흡수
네트워크 간의 차이 흡수

NIC

Network Interfae Card
랜카드
컴퓨터에서 네트워크로 가는 현관문
제조 시에 할당된 고유 번호, MAC 주소가 있음

MAC 주소

물리적 주소
네트워크를 지나갈 때는 IP, 데이터 링크층 안으로 들어간 후에는 MAC 주소가 사용
데이터 링크 내에서 수신하는 기기를 식별할 때 사용
ARP 프로토콜: IP 주소를 가지고 MAC 주소를 알아내기 위해 사용

이더넷

가장 많이 보급되어 있는 데이터 링크
네트워크 상의 모든 기기에게 신호를 보내고, 해당하는 기기만 받는 방법
프레임을 주고 받음

기타 데이터 링크

토큰링: 프레임이 충돌하지 않게, 권리를 얻은 컴퓨터만 송신(토큰 패싱)할 수 있는 데이터 링크
FDDI: 광섬유 케이블 사용한 토큰 패싱 방식
무선랜, 블루투스

기기

리피터: 신호 보정, 신호의 일그러짐 방지
브리지: 신호 보정 + 서로 다른 두 개의 데이터 링크 연결
허브: 하나의 신호를 여러 개의 케이블로 보내기 위해 신호 증폭
스위칭 허브: MAC주소를 보고 특정 노드에만 신호 전달

arp -a

# 같은 네트워크에 있는 다른 컴퓨터의 MAC 주소를 알 수 있음

물리층

역할

데이터 링크 안에서 신호가 흐르고 있는 부분
케이블 등 통신 매체 속을 신호로 전달
데이터를 신호로, 신호를 데이터로 변환
비트열을 '전압의 변화' / '빛의 점멸' 신호로 변환
변환 방법은 통신 매체에 의존하기에 프로토콜 존재하지 않음

7. 라우팅

역할

패킷을 전송하는 작업
전달된 패킷의 수신처를 확인하고, 다음 전송처를 결정
수신처까지의 경로 결정

배경

송신처와 수신처가 동일한 네트워크에 없음
징검다리를 넘는 것 처럼 패킷은 여러개의 라우터를 경유해 수신처에 도착함
각가의 라우터는 다음 전송처를 정하고 패킷을 전송함

라우팅 방법

정적 라우팅: 수동으로 경로를 고정
동적 라우팅: 라우터까리 정보 교환 후, 가장 적절한 경로를 사용
- 목적지까지 홉수를 중시
- 목적지까지 속도를 중시
라우터는 MAC주소를 사용해 경유지를 지정한다.
IP주소는 수신처, MAC주소는 경유지를 나타낸다.

OSI 참조 모델

OSI and TCP/IP are frameworks for organizing and categorizing the functions involved in networking.

The OSI model

Provide a standardized way of describing the flow of data from application to physical transmission.

The TCP/IP model

It was developed to provide communication between different types of computer systems and was used as the basis for the creation of the Internet. The TCP/IP model is more focused on the practical aspects of data transfer, whereas the OSI model is more comprehensive.

In short, the OSI model provides a theoretical basis for networking while the TCP/IP model is more concerned with actual implementation.