[컴퓨터 네트워크] 2-1. TCP/IP Protocol과 계층별 패킷 이름

이번에 살펴볼 TCP/IP 프로토콜은 OSI Model이 만들어지기 전에 정의된 프로토콜이다.

그러나 OSI Model이 실질적으로 사용하지 않는 Reference Model(이론적 참조모델)이기 때문에

OSI Model보다는 TCP/IP 프로토콜을 위주로 살펴보겠다.

 

그전에 이전 내용을 복습하면,

여러 물리 네트워크는 Layer 3 장비인 Router로 연결되어 있다.

그 이후 Node는 Host와 Router 노드로 나뉘는데 동일한 네트워크 프로토콜인 IP S/W가 설치되어 있다.

네트워크 프로토콜이 깔리게 되면, 전 세계의 물리 네트워크가 동일하게 연결된 '논리 네트워크'가 탄생한다.

이때 사용되는 주소는 '논리 주소(IP 주소)'라고 한다.

 

하나의 노드에는 여러 개의 프로세스가 도는데, 이를 구별할 수 있게 포트 번호를 사용하여

Transport(L4) 계층이 프로세스 간 패킷 전송을 담당한다.

 

---

 

TCP/IP와 OSI Model 비교

 

 

TCP/IP 계층들의 간략한 내용 정리는 아래 글을 참고하여 도움을 얻었으면 한다.

https://hongcana.tistory.com/13

[컴퓨터 네트워크] 0. 컴퓨터 네트워크 개요, 무엇을 배우나?

 

 

물리 네트워크의 연결 방식

4개의 라우터, 6개의 물리 네트워크로 구성

 

위 그림에서 회색 공간은 하나의 물리 네트워크고,

그 공간 안에 상자는 유/무선 Switch다.

물리 네트워크는 위와 같이 Layer 3 장비인 라우터들로 연결될 수 있다.

물리 네트워크의 연결 방식은 아래와 같다.

그림 출처 : 나

 

여기서 유선 WAN(국가 ISP)의 경우, 많은 스위치들이 Partially Connected Mesh 형태로 연결된다.

 

 

각 네트워크의 통신 단위와 계층별 패킷 이름

- (L1) Physical Layer에서는 통신의 단위가 bit이다. 패킷은 따로 보내지 않는다.

- (L2) Data Link Layer부터는 통신의 단위가 패킷이고, L2에서는 Frame이라고 부른다.

Communication at the data link layer

- (L2) Frame의 헤더에는 송/수신자 물리주소가 포함되어 있고, 하나의 피지컬 네트워크를 건너간다.

- (L2) Layer 2의 헤더는 Destination의 주소가 먼저 오고 Source의 주소가 나중에 온다. Ethernet이 이렇게 사용했기 때문이다.

- (L2) 헤더의 주소 순서가 헷갈린다면 닌텐도 DS라고 외우자. 나머지는 그냥 SD건담이라고 외우자.

- (L3) Network Layer에서는 패킷을 IP Datagram이라고 부른다.

- (L3) IP Datagram은 목적지의 IP주소와 각 노드의 Routing Table을 보고 패킷을 Host-to-Host Delivery하는 역할을 한다.

- (L3) 단, 한 번의 하나의 물리 네트워크로 나아간다. 이를 Hop-by-Hop Delivery라고 한다.

- (L4) Transport Layer에서는 패킷을 Segment 또는 User Datagram이라고 부른다.

- (L4) TCP를 사용할 시 Segment라고 부르고, UDP를 사용할 시 User Datagram이라고 부른다.

 

Communication at transport layer

- (L4) 위 그림에서 Host에만 Transport Layer가 존재하느냐? 라는 물음을 가질 수 있는데, 그렇지 않다. 라우터도 패킷의 시작점 또는 도착점이 될 수 있기 때문이다. ICMP(오류보고) 메시지가 라우터에서 출발하거나, Router의 S/W 업그레이드 등이 예시이다.

- (L5) application layer에서 패킷은 message라고 부른다.

 

 

주소의 다른 이름

L3의 논리주소나 L2의 물리주소는 각각 다른 이름으로도 불린다.

TCP/IP가 만들어진 초창기에는 각각 프로토콜 주소, 하드웨어 주소라고 불렸다.

이는 나중에 각각 네트워크 주소, 링크 주소라고도 불렸다.

 

Layer 2에는 2개의 sub layer가 존재하는데 DLC와 MAC다.

이 중 DLC는 point-to-point 형식으로 사용되고 MAC가 존재할 때만 주소가 필요하기에 MAC주소라고도 한다.

 

 

Switch와 Hub의 차이

스위치와 허브는 패킷을 주고 받는 방식에 차이가 있다.

허브는 Layer 1 장비로, 패킷을 받으면 연결되어 있는 모든 Host에 패킷을 동시에 다 뿌려준다.

그래서 Destination에 해당하지 않는 Host가 패킷을 받으면 패킷을 버린다고 한다.

요새는 허브를 잘 쓰지 않고, 스위치를 사용한다고 한다.

스위치는 Layer 2 장비로, 물리 주소를 인지하기 때문에 Destination 주소에 알맞게 패킷을 전달해 준다.