04_ 4계층 TCP, UDP

Computing/Network

04_ 4계층 TCP, UDP

i독 2021. 11. 12. 05:45

* 해당 게시물은 Youtube Channel "따라하면서 배우는 IT", 네트워크 기초(개정판)의 강의를 보고 작성되었음을 미리 알려드립니다. (개인적으로 공부를 정리한 글입니다. )

* 개인적인 평가로, Network 강의 중 bible이라 생각할 정도로 강의 질이 좋습니다. Network에 대해 공부가 필요하시다면 꼭 한번 시청해보시는 걸 추천 드립니다.

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따라하면서 배우는 IT

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이 부분을 쉽게 풀이하자면 Server-Client 개념이다.

>> 4계층에서 하는 일

전송 계층(Transport Layer)은 송신자의 프로세스와 수신자의 프로세스를 연결하는 통신 서비스를 제공한다.

전송 계층은 연결 지향 데이터 스트림 지원, 신뢰성, 흐름 제어, 그리고 다중화와 같은 편리한 서비스를 제공한다.

대표적인 Protocol은 TCP(연결 지향 전송 방식)/UDP가 있다.

>> 포트 번호

특정 프로그램이 사용하는 것. 특정 프로세스와 특정 프로세스가 통신을 하기 위해 사용한다.

하나의 포트는 하나의 프로세스만 사용 가능하며, 하나의 프로세스가 여러 개의 포트를 사용하는 것도 가능하다.

프로그램이 할당받는 포트번호는 일반적으로 정해져 있지만 반드시 따라야할 필수 조건은 아니다.

ex) 80번 Port는 대표적인 Http를 위한 Port지만 내 입맛대로 다른 번호를 사용하여 Http Service를 실행 시켜도 된다.

만약 Https Server에 웹 브라우저가 접속하면, 상대측 443번과 임의의 Port(운영체제가 할당해주는)와 연결되어 통신된다.

2계층, 3계층, 4계층 모두를 사용해야 통신이 가능하다.

>> UDP Protocol

UDP(User Datagram Protocol or Universal Datagram Protocol)의 전송 방식은 매우 단순해서 신뢰성이 낮고, 데이터 그램의 순서가 바뀌거나 중복되거나, 심지어 통보 없이 누락되기도 한다.

UDP는 일반적으로 오류의 검사와 수정이 필요 없는 프로그램에서 수행할 것으로 가정한다.

Source Port > 출발지의 Port (1~65535 - 2byte 표현 정수)

Length > Payload와 UDP까지 포함한 길이.

Checksum > 데이터의 유효성 검사

>> UDP 프로토콜을 사용하는 대표적인 프로그램

- DNS 서버 (도메인에 대한 IP를 알려주는 서버)

-tftp 서버 (파일전송 프로그램)

기본적으로 파일전송에서 UDP 를 사용하는 것은 파일이 깨질 경우 때문에 일반적이지 않다 .

>> TCP 프로토콜

전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol, TCP) 은 프로그램 간에 통신을 안정적으로, 순서대로, Errorless 하게 교환 할 수 있게 한다.

Sequence Number (4 byte)>

Acknowledgment Number (4 byte) >

Offset > Header의 길이를 의미한다. ( IPv4에서 Length는 4로 나눈 값인데, 이곳 또한 4로 나눈 값이다.)

Reserved > 예약어이고, 사용되진 않는다.

TCP Flags(8bit = 1byte) > TCP의 주된 기능이 여기서 결정된다.

C : X

E : X

U (URG): Urgent Flag - 우선 순위가 높은 Packet이다. (다른 Packet보다 먼저 처리를 요구한다.

A (ACK): Acknowledgement Flag - 연결에 대한 승인에 대한 정보를 포함

P (PSH) : Push Flag - TCP buffer가 일정한 크기만큼 쌓여야 패킷을 추가 전송하지만, 이를 생략하고 계속 데이터를 전송하게끔 하는 값.

R (RST) : Reset Flag - 초기화 bit, 데이터 통신에 문제가 발생했으니, 서로의 연결을 초기화 하겠다는 값.

S (SYN) : Synchronization Flag - Sequence 번호를 동기화 하고 연결 수립을 요청하겠다는 패킷. (연결을 시작할 때 반드시 사용하는 Flag)

F (FIN) : Finish Flag - 연결을 종료하겠다는 값.

Window > 얼마만큼 더 보내야하는지 알려주는 값 ( 매 남아 있는 TCP 공간이 얼마만큼 남았는지 알려준다. )

Checksum > 헤더의 오류를 확인하기 위한 값

Urgent Pointer > Urgent Flag와 Set이다. 어디가 긴급 데이터인지를 가리키는 곳

TCP 또한 IPv4 처럼 4byte씩 증가하며 Option이 붙을 수 있고, 최대 10개까지 가능하다. 최대 60 Byte.

>> TCP를 이용한 통신과정

1) 클라이언트가 서버에게 요청 패킷을 보냄.

2) 서버가 클라이언트의 요청을 받아들이는 패킷을 보냄.

3) 클라이언트는 이를 최종적으로 수락하는 패킷을 보냄.

위 3개의 과정을 3Way Handshake라 부른다.

>> 연결 수립 과정 (TCP 3Way Handshake) 2x3 Table

먼저 클라이언트가 Packet을 보낸다.	Server는 받은 Packet을 Decapsulation 하여 확인한다.
Flag 값을 확인한 (SYN bit) 서버는 그에 맞는 답을 보낸다. (ACK Bit)	Client도 Decapsulation을 통해 패킷을 확인한다.
Client도 연결이 가능하다는 패킷을 보낸다.	이런 과정을 3-Way handshake라 부른다. (Flag가 Setting 되어 패킷을 주고 받음)