[CS] TCP/IP Model

TCP/IP 모델이란

TCP/IP 모델은 컴퓨터 네트워킹을 위한 기본 프레임워크이다. 이 모델은 네트워크에서 데이터가 전송되는 방식을 정의하여 장치 간의 안정적인 통신을 보장한다. 이는 링크 계층, 인터넷 계층, 전송 계층, 애플리케이션 계층의 4개의 계층으로 구성된다. 각 계층에는 네트워크 통신의 다양한 측면을 관리하는 데 도움이 되는 특정 기능이 있어 현대 네트워크를 이해하고 작업하는 데 필수적이다.

TCP/IP는 무슨 역할을 하는가?

TCP/IP의 주요 작업은 컴퓨터의 데이터를 한 장치에서 다른 장치로 전송하는 것이다. 이 프로세스의 주요 조건은 데이터를 신뢰할 수 있고 정확하게 만들어 수신자가 발신자가 보낸 것과 동일한 정보를 수신하도록 하는 것이다. 각 메시지가 최종 목적지에 정확하게 도달하도록 하기 위해 TCP/IP 모델은 데이터를 패킷으로 나누고 다른 쪽에서 결합하여 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 데이터를 전송하는 동안 데이터의 정확성을 유지하는 데 도움이 된다. TCP/IP 모델은 광범위한 물리적 미디어와 네트워크 기술이 사용되는 실제 인터넷의 맥락에서 사용도니다. 특정 물리적 계층을 지정하는 대신 TCP/IP 모델은 다양한 물리적 구현에 적응하는 데 유연성을 허용한다.

TCP와 IP의 차이점

특징	TCP(전송 제어 프로토콜)	IP(인터넷 프로토콜)
목적	애플리케이션 간에 안정적이고, 체계적이며, 오류가 검사된 데이터 전달 보장	네트워크 전반에서 패킷의 주소 지정 및 라우팅 제공
유형	연결 지향	연결 ❌
기능	장치 간의 데이터 전송을 관리하여 데이터 무결성과 순서 보장	IP 주소를 기반으로 출발지에서 목적지까지 데이터 패킷 라우팅
오류 처리	오류 검사 및 복구 메커니즘이 포함되어 있음.	❌. IP 자체는 오류를 처리하지 않고 TCP와 같은 상위 계층 프로토콜에 의존.
흐름 제어	흐름 제어 메커니즘이 포함됨.	❌
혼잡 제어	네트워크 혼잡을 관리	❌
데이터 세분화	데이터를 작은 패킷으로 나누어 목적지에서 다시 조립.	데이터를 패킷으로 나누지만 재조립은 처리하지 않음.
헤더 크기	20-60 바이트	일반적으로 20 바이트
신뢰성	안정적인 데이터 전송을 제공	전달, 신뢰성 또는 순서를 보장하지 않음.
전송 확인	데이터 패킷 수신을 확인.	❌

TCP/IP 모델은 어떻게 작동하는가?

TCP/IP 모델을 사용하여 인터넷으로 무언가를 보내고 싶을 때마다 TCP/IP 모델은 송신자 측에서 데이터를 패킷으로 나누고 동일한 패킷을 수신자 측에서 다시 결합하여 동일한 데이터를 형성해야 하며, 이는 데이터의 정확성을 유지하기 위해 발생한다. TCP/IP 모델은 데이터를 4계층 절차로 나누는데, 데이터는 먼저 한 순서로 이 계츠엥 들어간 다음 다시 역순으로 들어가서 수신자 측에서 동일한 방식으로 구성된다.

TCP/IP 모델의 계층

• 애플리케이션 계층
• 전송 계층
• 네트워크/인터넷 계층
• 네트워크 액세스 계층

1. 네트워크 접속 계층

네트워크 통신이 필요한 애플리케이션 그룹이다. 이 계층은 데이터를 생성하고 연결을 요청하는 역할을 한다. 송신자를 대신하여 작동하고 네트워크 액세스 계층은 수신자를 대신하여 작동한다.
패킷의 네트워크 프로토콜 유형은 네트워크 액세스 계층에서 식별된다. 오류 방지 및 프레이밍도 이 계층에서 제공된다. P2P 프로토콜 프레이밍과 Ethernet IEEE 802.2 프레이밍은 데이터 링크 계층 프로토콜의 두 가지 예이다.

2. 네트워크/인터넷 계층

이 계층은 OSI의 네트워크 계층의 기능과 유사하다. 전체 네트워크에서 데이터의 논리적 전송을 담당하는 프로토콜을 정의한다. 이 계층에 있는 주요 프로토콜은 다음과 같다.

• IP: IP는 인터넷 프로토콜을 의미하며 패킷 헤더의 IP 주소를 보고 소스 호스트에서 대상 호스트로 패킷을 전달하는 역할을 한다. IP에는 IPv4와 IPv6의 두 가지 버전이 있다. IPv4는 현재 대부분의 웹사이트에서 사용하는 버전이다. 하지만 IPv6는 사용자 수에 비해 IPv4 주소의 수가 제한되어 있기 때문에 증가하고 있다.
• ICMP: ICMP는 IP 데이터그램에 캡슐화되어 있으며 호스트에게 네트워크 문제에 대한 정보를 제공하는 역할을 한다.
• ARP: 알려진 IP 주소에서 호스트의 하드웨어 주소를 찾는 것이다. ARP에는 여러 유형이 있다. ex) Reverse ARP, Proxy ARP, Gratuitous ARP, Inverse ARP
  인터넷 계층은 인터넷을 정의하는 프로토콜 세트인 인터넷 프로토콜(IP) 제품군의 계층이다. 인터넷 계층은 네트워크를 통해 한 장치에서 다른 장치로 데이터 패킷을 라우팅하는 역할을 한다. 각 장치에 고유한 IP 주소를 할당하여 장치를 식별하고 패킷이 장치에 도달하기 위해 거쳐야 할 경로를 결정한다.

3. 전송 계층

TCP/IP 전송 계층 프로토콜은 데이터 수신 확인을 교환하고 누락된 패킷을 재전송하여 패킷이 순서대로 오류 없이 도착하도록 한다. End-to-End 통신을 이렇게 부른다. 이 수준에서는 전송 제어 프로토콜(TCP)과 데이터 그램 프로토콜(UDP)이 전송 계층 프로토콜이다.

• TCP: 애플리케이션은 마치 회로로 물리적으로 연결된 것처럼 TCP를 사용하여 서로 상호작용할 수 있다. TCP는 패킷을 분리하는 것이 아니라 문자별 전송과 유사한 방식으로 데이터를 전송한다. 연결을 설정하는 시작점, 바이트 순서로 된 전체 전송, 연결을 닫는 종료점이 이 전송을 구성한다.
• UDP: 데이터그램 전달 서비스는 다른 전송 계층 프로토콜인 UDP에 의해 제공된다. 수신 호스트와 송신 호스트 간의 연결은 UDP에 의해 검증되지 않는다. 소량의 데이터를 전송하는 애플리케이션은 TCP가 아닌 UDP를 사용하는데, 이는 연결을 설정하고 검증하는 프로세스를 제거하기 때문이다.

4. 애플리케이션 계층

이 계층은 OSI 모델의 전송 계층과 유사하다. End-to-End 통신과 오류 없는 데이터 전달을 담당한다. 상위 계층 애플리케이션을 데이터의 복잡성으로부터 보호한다. 이 계층에 있는 세 가지 주요 프로토콜은 다음과 같다.

• HTTP와 HTTPS: HTTP는 World Wide Web에서 웹 브라우저와 서버 간의 통신을 관리하는 데 사용도니다. HTTPS는 HTTP-Secure의 약자이다. 이는 HTTP와 SSL의 조합이다. 이는 브라우저가 양식을 작성하고, 로그인하고, 인증하고, 은행 거래를 수행해야 하는 경우에 효율적이다.
• SSH: SSH는 Secure Shell의 약자이다. Telnet과 비슷한 터미널 에뮬레이션 소프트웨어이다. SSH가 선호되는 이유는 암호화도니 연결을 유지할 수 있기 때문이다. TCP/IP 연결을 통해 보안 세션을 설정한다.
• NTP: NTP는 Network Time Protocol의 약자이다. 컴퓨터의 시계를 하나의 표준시간 소스에 동기화하는 데 사용된다. 은행 거래와 같은 상황에서 매우 유용하다.
  호스트 대 호스트 계층은 네트워크에서 호스트 간의 통신을 제공하는 OSI 모델의 계층이다. 전송 계층이라고도 한다.
  호스트 간 계층의 일반적인 사용 사례는 다음과 같다.
• 안정적인 데이터 전송
• 분할 및 재조립
• 멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱
• 종단 간 통신

TCP/IP 모델에 물리적 계층이 없는 이유

물리 계층은 TCP/IP 모델에 포함되지 않는다. 왜냐하면 데이터 링크 계층은 TCP/IP 스톡과 기본 네트워크 하드웨어 간에 인터페이스가 발생하는 지점으로 간주되기 때문이다. 또한 깁노 물리 미디어와 독립적으로 설계되었다. 이를 통해 TCP/IP는 유연하고 이더넷, Wi-Fi, 광섬유 또는 다이얼업 모뎀과 같은 오래도니 기술과 같은 다양한 유형의 물리 연결에 적응할 수 있다. 물리 계층은 일반적으로 이더넷 케입르 또는 Wi-Fi용 전파와 같이 사용되는 물리 미디어에 특정한 하드웨어 구성 요소 및 표준에 의해 처리된다.

TCP/IP 모델의 장점

• 상호 운용성: TCP/IP 모델은 여러 유형의 컴퓨터와 네트워크가 서로 통신할 수 있도록 하여 다양한 시스템 간의 호환성과 협력을 촉진한다.
• 확장성: TCP/IP는 확장성이 매우 뛰어나서 LAN부터 WAN에 이르기까지 소규모 및 대규모 네트워크에 모두 적합하다.
• 표준화: 개방형 표준과 프로토콜을 기반으로 하여 다양한 장치와 소프트웨어가 호환성 문제 없이 함께 작동할 수 있도록 보장한다.
• 유연성: 다양한 라우팅 프로토콜, 데이터 유형, 통신 방법을 지원하므로 다양한 네트워킹 요구 사항에 맞게 조정할 수 있다.
• 신뢰성: TCP/IP에는 오류 검사 및 재전송 기능이 포함되어 있어 장거리 및 다양한 네트워크 조건에서도 안정적인 데이터 전송을 보장한다.

TCP/IP 모델의 단점

• 복잡한 구성: TCP/IP 네트워크를 설정하고 관리하는 것은 복잡할 수 있으며, 특히 많은 장치가 있는 대규모 네트워크의 경우 더욱 그렇다. 이러한 복잡성으로 인해 구성 오류가 발생할 수 있다.]
• 보안 문제: TCP/IP는 워낼 보안을 염두에 두고 설계되지 않았다. 현재 사용 가능한 보안 프로토콜이 많이 있지만 기본 TCP/IP 모델 위에 추가되어 취약성이 발생할 수 있다.
• 소규모 네트워크의 비효율성: 매우 작은 네트워크의 경우 TCP/IP 모델의 오버헤드와 복잡성은 간단한 네트워킹 프로토콜에 비해 불필요하고 비효율적일 수 있다.
• 주소 공간 제한: IPv6는 이 문제를 해결하지만, 이전의 IPv4시스템은 주소 공간이 제한되어 있어 대규모 네트워크에서는 주소 고갈 문제가 발생할 수 있다.
• 데이터 오버헤드: 전송 프로토콜인 TCP는 안정적인 전송을 보장하기 위해 상당한 양의 오버헤드를 포함한다. 이는 특히 작은 데이터 패킷이나 속도가 중요한 네트워크에서 효율성을 저하시킬 수 있다.

TCP/IP와 OSI 모델 차이점

TCP/IP	OSI
TCP는 전송 제어 프로토콜을 의미	OSI는 개방형 시스템 상호 연결을 의미
TCP/IP는 애플리케이션 계층 자체에서 세션 계층과 표현 계층을 모두 사용.	OSI는 다양한 세션 및 프레젠테이션 계층을 사용.
TCP/IP는 연결 없는 수평적  접근 방식을 따름.	OSI는 수직적 접근 방식을 따름.
TCP/IP의 전송 계층은 패킷 전달을 보장하지 않음.	OSI 모델에서 전송 계층은 패킷의 전달을 보장.
TCP/IP 모델에서는 프로토콜을 쉽게 대처할 수 없음.	OSI 모델에서는 프로토콜이 더 잘 다루어지고 기술이 바뀌어도 쉽게  대체할 수 있음.
TCP/IP 모델 네트워크 계층은 연결 없는 서비스만 제공. 전송 계층은 연결을 제공.	연결형 서비스와 연결 없는 서비스는 OSI 모델의 네트워크 계층에서 제공됨.