Q4) TCP/IP Layers (Interview Question in HTTP)

[joey-ful]

👏👏🏻👏🏼👏🏽👏🏾👏🏿 TCP/IP 프로토콜을 4계층으로 구분지어 설명해주세요 👏👏🏻👏🏼👏🏽👏🏾👏🏿

[ku-kim]

우리가 흔히 사용하고 있는 인터넷은 수 많은 기기들이 연결되어 서로 통신하고 있습니다. 이 통신이 가능했던 것은 물리적으로 선들이 연결되어있고, 또한 너와 내가 통신하기 위해 서로 공통된 약속을 가지고 통신하고 있기 때문에 가능한 일입니다. 이때 서로 다른 기기들 간에 통신하기 위해 사람들은 몇 약속 체계, reference model을 만들었는데 이것이 OSI 7Layer, TCP/IP 4Layer 모델입니다. 이 참조 모델을 꼭 따르지 않아도 되지만 내 통신을 받는 디바이스가 이 참조 모델로 나의 통신을 기다리고 있기 때문에 나도 마찬가지로 이 참조 모델을 따라야 합니다.

TCP/IP 4Layer 은 서로 다른 두 개의 디바이스의 연결 과정을 4단계로 구분지어 생각합니다. 예륻 들어 A라는 컴퓨터가 B라는 핸드폰에 카카오톡 메세지를 보낸다고 가정해봅시다. 이때 보내게 되는 메세지 내용이 TCP/IP 4Layer에서 가장 상위 계층인 4계층, Application 계층 입니다. 내가 보내게 될 프로그램의 내용이 담겨있죠 그 다음 나의 메세지 내용을 상대방에게 전송하기 위한 3계층 Transport 계층이 있습니다. 이는 보낼 매세지의 송수신자의 역할을 합니다. 어떻게 보낼지, 데이터를 어떻게 포장할지 해당되죠. 이때 사용되는 약속으론 TCP,UDP 등 이 있습니다. 2계층 IP 계층은 이제 어디로 보낼지 주소 역할을 하는 논리적 주소인 IP 계층입니다. 1계층은 Network Access Layer 계층으로 실제 보내게될 메세지 내용과 포장 상태를 점검하고 최종적으로 받게될 디바이스의 물리적 주소(MAC)를 가지고 있습니다.

이렇게 송신자의 메세지가 TCP/IP 4Layer 의 참조 모델을 따라 단계뼐로 잘 포장(?)됩니다. 예륻 들어 "안녕하세요" 란 메세지를 보내게 된다면 (4->3->2->1 단계로 말이죠.) 4단계에서 (4(안녕하세요)) 로 포장되고 3단계에서 4단계에서 받은 메세지가 3(4(안녕하세요)4)3) 포장 2단계 . . 1단계 (1(2(3(4(안녕하세요)4)3)2)1) 로 최종적으로 포장됩니다.

잘 포장된 메세지가 물리적(랜선, 무선신호), 논리적(프로토콜) 경로를 통해 수신자에게 메세지가 도착한다면 수신자는 송신자가 보낸 메세지를 포장한 반대로 포장지를 뜯어 카카오톡 메세지를 받게됩니다.

송신자가 포장한 것과 반대로1 -> 2 -> 3-> 4 단계로말이죠 (1(2(3(4(안녕하세요)4)3)2)1) -> (2(3(4(안녕하세요)4)3)2) -> (3(4(안녕하세요)4)3) -> (4(안녕하세요)4) -> 안녕하세요

이렇게 간단히 TCP/IP 4Layer를 이야기해보았습니다.

[terry-yes]

TCP/IP Model

TCP/IP Model
Application Layer
Transport Layer
Internet Layer
Network Interface

🦊 어플리케이션 레이어

네트워크 커뮤니케이션을 요청하는 어플리케이션들의 집합을 뜻합니다.

이메일, 사이트 접속 등과 같이 사용자와 직접 맞닿아 있는 계층입니다.

🦊 전송 레이어

HTTP등 어플리케이션에서 발생한 데이터를 패킷 단위로 분해해줌으로써 독립적인 두 장치가 네트워크를 통해 서로 통신을 할 수 있게 해줍니다.

보통의 경우 TCP가 쓰이며 빠른 속도를 원하는 등 특별한 경우의 UDP가 쓰입니다.

🦊 네트워크 레이어

전송 레이어에서 분해된 패킷을 목적지로 전송합니다.

🦊 네트워크 인터페이스

브릿지, 스위치, 랜선, 허브등 물리적인 영역을 뜻합니다.

[joey-ful]

⛄️ OSI 7계층 vs TCP/ICP 4계층

계층 모형 TCP/IP 모형은 현재의 인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정보를 주고받는데 쓰이는 통신규약(프로토콜)의 모음으로 각 계층은 담당하는 위치마다 처리 역할을 구분해 진행함으로 서로 간의 간섭을 최소화하여 사용의 편리성을 높힌다

• 호환성 보장(다른 제조사 장비들끼리도 통신 가능)으로 인한 비용 절감
• 쉬운 문제 해결(계층별로 문제 확인 가능)
• 다른 계층끼리는 각 전달 과정을 알 필요없어 데이타의 캡슐화(헤더첨부)와 은닉이 가능

• 국제표준화기구 IOS(International Organization for Standardization)에서는 상호 이질적인 네트워크간의 연결에서 호환성의 결여를 막기위해 OSI(Open Systems Interconnection) 모형을 개발했다.
• 실제 사용되는 TCP/IP는 OSI 참조 모델을 기반으로 상업적이고 실무적으로 이용될 수 있도록 단순화된 모형이다
  • 네트워크 전송 시 데이터 표준을 정리한 것이 OSI 7계층, 이 이론을 실제 사용하는 인터넷 표준이 TCP/IP 4계층이다.
• OSI 7계층을 4-5계층으로 분류하여 적용할 수 있다.

☃️ TCP/IP 4계층

TCP/IP 4계층	역할	데이타 단위	전송 주소	예시	장비
응용 계층(Application)	응용프로그램 간의 데이타 송수신	Data/Message	-	파일 전송, 이메일, FTP, HTTP, SSH, Telnet, DNS, SMTP 등	-
전송 계층(Transport)	호스트 간의 자료 송수신	Segment	Port	TCP, UDP, RTP, RTCP 등	게이트웨이
인터넷 계층(Internet)	데이타 전송을 위한 논리적 주소 지정 및 경로 지정	Packet	IP	IP, ARP, ICMP, RARP, OSPF	라우터
네트워크 연결 계층(Network Access)	실제 데이타인 프레임을 송수신	Frame	MAC	Ethernet, PPP, Token Ring 등	브리지, 스위치

❄️ L4 응용 계층(Application Layer)

데이타 단위: Data/Message

• 사용자와 가장 가까운 계층으로 사용자가 소프트웨어 application과 소통할 수 있게 해준다
• 응용프로그램(application)들이 데이터를 교환하기 위해 사용되는 프로토콜
• 사용자 응용프로그램 인터페이스를 담당

  예시

  파일 전송, 이메일, FTP, HTTP, SSH, Telnet, DNS, SMTP 등

❄️ L3 전송 계층(Transport Layer)

데이타 단위: Segment 전송 주소: Port

• 통신 노드 간의 연결 제어 및 자료 송수신을 담당
• 애플리케이션 계층의 세션과 데이터그램 통신서비스 제공
• 세그먼트 (Segment)단위의 데이타 구성
  • 실질적인 데이터 전송을 위해 데이타를 일정 크기로 나눈 것. 발신, 수신, 포트주소, 오류검출코드가 붙게된다

    예시

    TCP, UDP, RTP, RTCP 등

❄️ L2 인터넷 계층(Internet Layer)

데이타 단위: 패킷 전송 주소: IP

• 네트워크상 최종 목적지까지 정확하게 연결되도록 연결성을 제공
• 단말을 구분하기위해 논리적인 주소(Logical Address) IP를 할당
  • 출발지와 목적지의 논리적 주소가 담겨있는 IP datagram이라는 패킷으로 데이타를 변경
  • 데이터 전송을 위한 주소 지정
• 라우팅(Routing) 기능을 처리
  • 경로 설정
• 최종 목적지까지 정확하게 연결되도록 연경성 제공
• 패킷단위의 데이타 구성
  • 세그먼트를 목적지까지 전송하기 위해 시작 주소와 목적지의 논리적 주소를 붙인 단위. 데이타 + IP Header

예시

IP, ARP, ICMP, RARP, OSPF

❄️ L1 네트워크 연결 계층(Network Access Layer/Network Interface Layer)

데이타 단위: 프레임 전송 주소: MAC

• 물리적으로 데이타가 네트워크를 통해 어떻게 전송되는지를 정의
  • 논리주소(IP주소 등)이 아닌 물리주소(예. MAC주소(Media Access Control Address))을 참조해 장비간 전송
  • MAC주소란 컴퓨터의 하드웨워 주소
• 기본적으로 에러검출/패킷의 프레임화 담당
• 프레임(Frame)단위의 데이타 구성
  • 최종적으로 데이타 전송을 하기 전 패킷헤더에 MAC주소와 오류 검출을 위한 부분을 첨부

예시

MAC, LAN, 패킷망 등에 사용되는 것 예) Ethernet, PPP, Token Ring 등

[365kim]

즉석 어버버

보충 TCP/IP 프로토콜은 '인터넷 기반의 효율적인 데이터 전송'을 위한 프로토콜의 모음입니다. 가장 상위부터 '응용계층', '전송계층', '인터넷계층', '네트워크액세스계층' 이렇게 4개의 계층으로 나누어집니다.

가장 상위의 '응용계층'은 HTTP, FTP 를 예로 들수 있고, TCP/UDP기반의 응용프로그램을 구현할 때 사용합니다. 바로 그 아래의 '전송계층'은 TCP, UDP를 예로 들수 있고, 통신 노드간 연결을 제어하고 데이터 전송을 담당합니다. 그 아래의 '인터넷계층'은 통신 노드간 IP패킷을 전송하는 것과 라우팅하는 기능을 담당합니다. 가장 아래의 '네트워크액세스계층'은 네트워크의 하드웨어를 제어를 담당합니다.

[SeongsangCHO]

애플리케이션 트랜스포트 인터넷 네트워크 액세스로 구성되어있습니다.

애플리케이션 5 ~ 7계층 (응, 표, 세션계층) 서버, 클라이언트 응용 프로그램이 동작함 동작하기 위해서 전송계층의 주소(포트번호)를 사용 HTTP, Telnet, SSH, FTP, DNS 등의 프로토콜이 동작함 전송계층 OSI의 전송계층 프로세스간 신뢰성 있는 데이터 전송을 담당 TCP, UDP프로토콜이 동작. 인터넷계층 OSI의 네트워크계층 호스트간 라우팅 담당 IP, ICMP, IGMP, ARP (ip to mac), RARP (mac to ip adress) 프로토콜이 동작. 네트워크 액세스 OSI의 물리, 데이터링크계층에 해당 node to node간 신뢰성 있는 데이터 전송을 담당 MAC주소를 사용함 제가 이해한 TCP / IP 동작과정인데 확인부탁드립니다 : ) !!

컴퓨터간 네트워크 통신 단계를 표준화한 OSI의 7계층을 간략화한 것이 TCP/IP계층이다 클라이언트가 브라우저에 URI를 입력하면 DNS서버는 도메인네임에 연결된 IP를 찾아 요청을 보냄 서버는 HTTP를 통해 전달받은 요청을 전송계층으로 데이터를 전달 HTTP 메세지를 인터넷계층으로 전달 호스트간 라우팅(같은 네트워크여도 IP주소가 다를수있기때문에 네트워크내에 알맞는 IP를 가진 서버를 찾기위해 라우팅을함)을 통해 해당 서버를 찾음. -> 가까운 라우터 MAC주소중 IP주소와 가까운곳을 찾음- ARP프로토콜을 사용해서 IP to MAC Address로 서버를 찾음 서버에 요청이 전달되고 응답을 전송계층 -> 애플리케이션 계층으로 올려보냄 서버에서 애플리케이션계층에서 HTTP프로토콜을 이용해 클라이언트로 응답함.

[yeosong1]

먼저 이러한 계층 모델을 사용하는 이유는, 서로 다른 기종의 컴퓨터간 통신을 할 때, 그리고 이에 대해 관리자끼리 이야기할 때 소통을 원활하게 하기 위함 입니다.

가장 흔히 사용되는 프로토콜들을 기준으로 4계층을 말씀드리면, TCP/IP의 응용계층은 HTTP, FTP, 텔넷 등을 말하고, 이를 이어 받아 전송 해주는 전송계층 TCP, UDP 등, 이를 잘 감싸서 네트워크 주소로 보내주는 네트워크 계층 IP, 이를 실제로 받는 부분인 네트워크 액세스(혹은 인터페이스) 계층의 이더넷을 예로 들 수 있겠습니다.

[hyunjune-lee]

TCP/IP 인터넷에서 사용하는 프로토콜이다. 이건 패킷 통신 방식의 인터넷 프로토콜인 IP(Internet Protocol)와 전송 조절 프로토콜인 TCP(Transmission Control Protocol)로 이루어져있다. IP는 패킷 전달 여부를 보증하지 않고, 패킷을 보낸 순서와 받는 순서가 다를 수 있다. TCP는 IP 위에서 동작하는 프로토콜로, 데이터의 전달을 보증하고 보낸 순서대로 받게 해준다. HTTP, FTP, SMTP 등 TCP를 기반으로 한 많은 수의 application protocol들이 IP 위에서 동작하기 때문에 TCP/IP로 부르기도 한다. TCP/IP protocol은 OSI 모형보다 먼저 개발되었다. TCP/IP 프로토콜은 OSI 모형과 정확하게 일치하지는 않지만, OSI 모형을 4계층 혹은 5계층으로 분류하여 적용할 수 있다.

Layer 4 : 응용 계층 (Application Layer) - DNS, TFTP, TLS/SSL, FTP, HTTP, IMAP 다른 계층의 서비스에 접근할 수 있게 하는 application 계층을 제공한다. application들이 데이터를 교환하기위해 사용하는 protocol을 정의한다.

Layer 3 : 전송 계층 (Transport Layer) - TCP, UDP, DCCP, SCTP, IL, RUDP 자료의 송수신을 담당한다. 애플리케이션 계층의 세션과 데이터그램 통신서비스 제공한다.

Layer 2 : 인터넷 계층 (Internet Layer) - IP (IPv4, IPv6) 논리적인 주소 IP를 이용한 노드간 전송과 라우팅 기능을 처리하게 된다. 네트워크상 최종 목적지까지 정확하게 연결되도록 연결성을 제공한다.

Layer 1: 네트워크 연결 계층 (Network Access Layer) - Ethernet, Wi-Fi, Token ring TCP/IP 패킷을 네트워크 매체로 전달하는 것과 네트워크 매체에서 TCP/IP 패킷을 받아들이는 과정을 담당한다. 기본적으로 에러검출 / 패킷의 프레임화를 담당한다.

[hidaehyunlee]

• 어플리케이션계층 : http, dns, tls/ssl
• 전송계층 : tcp, udp
• 인터넷계층 : ip
• 네트워크인터페이스계층 : ethernet

데이터의 정확성 확인은 TCP가, 패킷을 목적지까지 전송하는 일은 IP가 담당합니다.

데이터는 단계별로 헤더를 붙여 전송하며 이를 데이터 캡슐화라고 부릅니다.

OSI 7모델과 비교해서 추가로 설명하자면 OSI 7 참조모델은 말그대로 참조 모델일 뿐 실제 사용되는 인터넷 프로토콜은 대부분 7계층 구조를 완전히 따르지 않고, 4단계로 이루어진 TCP/IP 모델을 따른다고 합니다.