[정보처리기사 필기] 응용 SW 기초 기술 활용 - 125. TCP / IP

1. TCP / IP의 개요 Transmission Control Protocol Internet Protocol

• 인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜
• 1960년대 말 ARPA에서 개발하여 ARPANET(1972)에서 사용하기 시작함
• UNIX의 기본 프로토콜로 사용, 현재 인터넷 범용 프로토콜로 사용됨
• TCP / IP : TCP 프로토콜과 IP 프로토콜이 결합된 것
  • TCP Transmission Control Protocol
    • OSI 7계층의 전송 계층
    • 신뢰성 있는 연결형 서비스를 제공
      • 연결형 (접속) 통신
        • 송수신 측 값을 논리적으로 연결한 후 데이터를 전송하는 방식
        • 가상 회선 방식이 대표적
        • 데이터 전송의 안정성과 신뢰성이 보장되지만 연결 설정 지연이 일어남
        • 회선 이용률이 낮아질 수 있음
    • 패킷의 다중화, 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어 기능을 제공
    • 스트림 Stream 전송 기능 제공
    • TCP 헤더에 포함되는 종류 : Source/Destination Port Number, Sequence Number, Acknowledgment Number, Checksum 등
  • IP Internet Protocol
    • OSI 7계층의 네트워크 계층
    • 데이터그램을 기반으로 하는 비연결형 서비스를 제공
      • 비연결형 (비접속) 통신
        • 송수신 측 값에 논리적 연결 없이 데이터를 독립적으로 전송하는 방식
        • 데이터그램 방식이 대표적
    • Best Effort 원칙에 따른 전송 기능 제공
      • Best Effort : 최선의 노력은 하지만 전송 결과는 보장하지 않는다는 의미, 비신뢰성 전송을 의미 
    • 패킷의 분해/조립, 주소 지정, 경로 선택 기능을 제공
    • 헤더의 길이는 최소 20Byte에서 최대 60Byte
    • IP 헤더에 포함되는 종류 : Version, Header Length, Total Packet Length, Header Checksum, Source IP Address, Destination IP Address 등

2. TCP / IP의 구조

OSI	TCP/IP	기능
응용 계층 표현 계층 세션 계층	응용 계층	• 응용 프로그램 간의 데이터 송순신을 제공 • 종류 : TELNET, FTP, SMTP, SNMP, DNS, HTTP 등
전송 계층	전송 계층	• 호스트들 간의 신뢰성 있는 통신을 제공 • 종류 : TCP, UDP
네트워크 계층	인터넷 계층	• 데이터 전송을 위한 주소 지정, 경로 설정을 제공 • 종류 : IP, ICMP, IGMP, ARP, RARP 등
데이터 링크 계층 물리 계층	네트워크 액세스 계층	• 실제 데이터(프레임)를 송수신하는 역할 • 종류 : Ethernet, IEEE 802, HDLC, X25, RS-232C, ARQ 등

3. 응용 계층의 주요 프로토콜

• FTP File Transfer Protocol : 컴퓨터와 컴퓨터 또는 컴퓨터와 인터넷 사이에서 파일을 주고 받을 수 있도록 하는 원격 파일 전송 프로토콜
• SMTP Simple Mail Transfer Protocol : 전자 우편을 전송하는 프로토콜
• TELNET : 멀리 떨어져 있는 컴퓨터에 접속하여 자신의 컴퓨터처럼 사용할 수 있도록 해주는 가상의 터미널 Virtual Terminal 기능을 수행
• SNMP Simple Network Management Protocol : TCP / IP 의 네트워크 관리 프로토콜, 라우터나 허브 등 네트워크 기기의 네트워크 정보를 네트워크 관리 시스템에 보내는데 사용되는 표준 통신 규약
• DNS Domain Name System : 도메인 네임을 IP 주소로 매핑하는 시스템
• HTTP Hyper Text Transfer Protocol : 월드 와이드 웹(WWW)에서 HTML 문서를 송수신하기 위한 표준 프로토콜
• MQTT Message Queuing Telemetry Transport : 발행-구독 기반의 메시징 프로토콜, IoT 환경에서 자주 사용

4. 전송 계층의 주요 프로토콜

• TCP Transmission Control Protocol
  • 양방향 연결 Full Duplex Connection 형 서비스를 제공
  • 가상 회선 연결 Virtual Circult Connection 형태의 서비스를 제공
  • 스트림 위주의 전달 (패킷 단위)을 함
  • 신뢰성 있는 경로를 확립하고 메시지 전송을 감독
  • 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어 기능을 함
  • 패킷의 분실, 손상, 지연이나 순서가 틀린 것 등이 발생할 때 투명성이 보장되는 통신을 제공
  • TCP 프로토콜의 헤더의 특성
    • 기본적으로 20Byte에서 60Byte까지 사용할 수 있는데, 선택적으로 40Byte를 더 추가할 수 있으므로 최대 100Byte까지 크기를 확장할 수 있음
    • 윈도우의 최대 크기 65,535(2n-1)Byte
• UDP User Datagram Protocol
  • 데이터 전송 전에 연결을 설정하지 않는 비연결형 서비스를 제공
  • TCP에 비해 상대적으로 단순한 헤더 구조를 가지므로, 오버헤드가 적고, 흐름 제어나 순서 제어가 없어 전송 속도가 빠름
  • 고속의 안정성 있는 전송 매체를 사용하여 빠른 속도를 필요로 하는 경우, 동시에 여러 사용자에게 데이터를 전달할 경우, 정기적으로 반복해서 전송할 경우에 사용
  • 실시간 전송에 유리하여, 신뢰성보다는 속도가 중요시되는 네트워크에서 사용
  • UDP 헤더의 종류 : Source Port Number, Destination Port Number, Length, Checksum 등
• RTCP Real-Time Control Protocol
  • RTP 패킷의 전송 품질을 제어하기 위한 제어 프로토콜
  • 세션에 참여한 각 참여자들에게 주기적으로 제어 정보를 전송
  • 하위 프로토콜은 데이터 패킷과 제어 패킷의 다중화를 제공
  • 데이터 전송을 모니터링하고 최소한의 제어와 인증 기능만을 제공
  • RTCP 패킷은 항상 32비트의 경계로 끝남

5. 인터넷 계층의 주요 프로토콜

• IP Internet Protocol
  • 전송할 데이터에게 주소를 지정하고, 경로를 설정하는 기능
  • 비연결형인 데이터그램 방식을 사용하는 것
  • IP의 비신뢰성 : 신뢰성이 보장되지 않음
    • 비신뢰성 : 패킷이 목적지에 성공적으로 도달하는 것을 보장하지 않는다는 의미 
    • IP는 최선의 서비스를 목적으로 하는 프로토콜, 신뢰성에 대한 요구는 TCP와 같은 상위 계층에서 제공
• ICMP Internet Control Meassage Protocol (인터넷 제어 메시지 프로토콜)
  • IP와 조합하여 통신중에 발생하는 오류의 처리와 전송 경로 변경 등을 위한 제어 메시지를 관리하는 역할을 함
  • 헤더는 8Byte로 구성
• IGMP Internet Group Managment Protocol (인터넷 그룹 관리 프로토콜)
  • 멀티캐스트를 지원하는 호스트나 라우터 사이에서 멀티캐스트 그룹 유지를 위해 사용
• ARP Address Resolution Protocol (주소 분석 프로토콜)
  • 호스트의 IP 주소를 호스트와 연결된 네트워크 접속 장치의 물리적 주소 MAC Address로 바꿈
• RARP Reverse Address Resolution Protocol  
  • ARP와 반대로 물리적 주소를 IP 주소로 변환하는 기능을 함

6. 네트워크 액세스 계층의 주요 프로토콜

• Ethernet (IEEE 802.3) : CSMA / CD 방식의 LAN
• IEEE 802 : LAN을 위한 표준 프로토콜
• HDLC : 비트 위주의 데이터 링크 제어 프로토콜
• X.25 : 패킷 교환망을 통한 DTE와 DCE 간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜
• RS-232C : 공중 전화 교환망 PSTN 을 통한 DTE와 DCE 간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜