[CS] TCP/IP 4계층 모델

TCP/IP 4 계층 구조는 오늘날 인터넷을 포함한 대부분의 네트워크 시스템에서 실제로 사용되는 표준 모델이다.
이 모델은 OSI 7 계층보다 단순하지만, 각 계층이 담당하는 역할은 분명하며 프로토콜 기반으로 동작한다.

OSI 7계층은 네트워크 통신을 표준화한 모델로, 통신 시스템을 7단계로 나누어 설명한 것이다. 하지만 OSI 모델이 실무적으로 이용하기에는 복잡한 까닥 에 실제 인터넷에서는 이를 단순화한 TCP/IP 4 계층이 사용된다.

이미지 출처 : 나무위키

출처 : https://www.techtarget.com/searchnetworking/definition/TCP-IP

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1 계층. 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer)

1. 역할

네트워크 인터페이스 계층은 데이터를 실제 네트워크 매체를 통해 송수신하는 역할을 한다.
이 계층은 물리 계층과 데이터 링크 계층의 기능을 모두 포함하며, 프레임 단위로 데이터를 처리한다.

2. 주요 기능

• 데이터를 전기적, 광학적, 무선 신호로 변환한다.
• MAC 주소를 기반으로 근거리 통신을 수행한다.
• 비트 스트림을 프레임으로 구성하고 오류를 검출한다.
• 이더넷, Wi-Fi, DSL 등의 하드웨어/프로토콜을 사용한다.

3. 데이터 단위

• 프레임 (Frame)

4. 대표 기술 및 예시

• 이더넷 케이블을 통해 송수신되는 데이터
• 스위치가 MAC 주소를 기준으로 프레임을 전달함
• 무선 LAN에서 Wi-Fi 신호를 통한 데이터 전송

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2 계층. 인터넷 계층 (Internet Layer)

1. 역할

인터넷 계층은 데이터를 목적지 IP 주소로 전달하는 역할을 한다.
이 계층은 라우팅, 즉 데이터를 여러 네트워크를 거쳐 최종 목적지까지 이동시키는 기능을 담당한다.

2. 주요 기능

• 송수신 장치에 IP 주소를 부여한다.
• 네트워크 간 경로를 설정하고 최적 경로로 패킷을 전달한다.
• 패킷을 네트워크 크기에 맞게 분할(Fragmentation) 및 재조립한다.
• ICMP를 통해 네트워크 상태를 진단한다.

3. 데이터 단위

• 패킷 (Packet)

4. 대표 프로토콜 및 예시

• IP (Internet Protocol): 패킷의 경로를 설정한다.
• ICMP (Internet Control Message Protocol): ping, traceroute에 사용된다.
• ARP (Address Resolution Protocol): IP 주소를 MAC 주소로 변환한다.
• 사용자가 웹페이지를 요청하면 해당 서버의 IP 주소로 패킷을 전송한다.

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3 계층. 전송 계층 (Transport Layer)

1. 역할

전송 계층은 호스트 간 종단 대 종단 통신의 신뢰성과 안정성을 보장한다.
응용 계층에서 받은 데이터를 적절한 크기로 분할하고, 포트 번호를 통해 프로세스를 식별한다.

2. 주요 기능

• TCP 또는 UDP를 사용하여 데이터를 전송한다.
• 송수신 장치 간의 연결을 설정하고 유지하며 종료한다.
• 데이터의 순서를 보장하고, 손실 시 재전송한다.
• 흐름 제어 및 혼잡 제어를 통해 네트워크 부하를 조절한다.

3. 데이터 단위

• 세그먼트 (Segment): TCP
• 데이터그램 (Datagram): UDP

4. 대표 프로토콜 및 예시

• TCP (Transmission Control Protocol): 3-way handshake를 통해 연결을 설정한다.
• UDP (User Datagram Protocol): 빠르지만 신뢰성이 낮아 실시간 스트리밍 등에 사용된다.
• 사용자가 웹사이트에 접속할 때, TCP가 HTTP 요청을 전송한다.

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4 계층. 응용 계층 (Application Layer)

1. 역할

응용 계층은 사용자가 직접 접근하는 계층으로, 다양한 응용 서비스 프로토콜을 통해
파일 전송, 이메일, 웹 브라우징, DNS 조회 등의 기능을 제공한다.

2. 주요 기능

• 사용자와 프로그램 간 인터페이스를 제공한다.
• 요청을 프로토콜에 따라 포맷팅 하고 해석한다.
• DNS를 통해 IP 주소를 조회하고, HTTP를 통해 웹 요청을 전송한다.

3. 데이터 단위

• 데이터 (Data)

4. 대표 프로토콜 및 예시

• HTTP/HTTPS: 웹페이지 요청 및 응답
• FTP: 파일 전송
• SMTP/IMAP/POP3: 이메일 전송 및 수신
• DNS: 도메인명을 IP 주소로 변환
• 사용자가 브라우저에 https://example.com을 입력하면, 응용 계층에서 HTTP 요청이 생성된다.

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출처

https://namu.wiki/w/TCP/IP

TCP/IP

https://www.techtarget.com/searchnetworking/definition/TCP-IP

What is TCP/IP and How Does it Work? | TechTarget