Internet Protocol Stack

Protocol stack은 네트워크에서 데이터 통신을 위해 사용하는 여러 프로토콜들이 계층화된 구조로 쌓여 있는 것을 의미합니다. 이 스택 구조에서 각 계층은 특정 기능을 담당하며, 인접한 위아래 계층과 통신하여 그 계층의 서비스를 이용합니다.

 

📍중요 개념

- 계층화

각 계층은 특정 통신 기능 담당. 상위 계층은 하위 계층이 제공하는 서비스 이용

인접 계층과만 통신 가능

 

- 상호 독립적

각 계층은 독립적으로 동작.  특정 계층의 변화가 다른 계층에 영향 X

 

- 캡슐화

상위 계층에서 하위 계층으로 데이터를 전달할 때, 각 계층은 데이터를 캡슐화한 후 자신만의 헤더(Header) 추가

헤더는 계층 간 통신에서 필요한 정보를 담고 있으며, 목적지에 도착한 후 역순으로 캡슐화된 헤더 제거

각 계층에서 데이터 단위 명칭이 다르기에, 캡슐화 과정을 통해 데이터를 안전하고 효율적으로 전송

 

- 프로토콜⭐

각 계층은 특정 기능을 수행하기 위한 프로토콜 보유

프로토콜은 송수신자 간의 데이터 형식, 통신 규칙, 오류 처리 방식 등을 정의

 

이제 5 계층에 대해 알아보겠습니다. Application Layer부터 아래로 내려갈게요!

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Application Layer (프로그램에서 사용하는 프로토콜)

데이터 단위 : 메시지(Message)

 

📌특징

-  Network Application / Application Layer Protocol 지원

- 최종 사용자가 네트워크를 통해 직접 데이터를 주고받는 계층

- 사용자 인터페이스를 제공하여 응용 프로그램과 네트워크 간 상호작용 가능

- 응용 프로그램에 의해 처리되는 데이터의 형식을 정의하며, 웹 브라우징, 이메일 송수신, 파일 전송 등의 기능을 담당

 

응용 프로토콜(데이터를 주고받는 형식과 절차 정의)

HTTP: 웹 브라우저와 서버 간의 통신 처리 / DNS: 도메인 이름을 IP 주소로 변환

SMTP: 이메일 송신을 위한 프로토콜 / IMAP: 이메일 수신을 위한 프로토콜  

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Transport Layer

데이터 단위 : 세그먼트(Segment)

 

📌특징

- 프로세스-프로세스 간 데이터 전달 / end-to-end 통신 담당

- 데이터(message)를 작은 세그먼트로 분할하여 전송

- 포트 번호 사용: 송수신할 때의 순서가 달라질 수 있고, 중간에 누락된 게 있으면 재전송해야 해서

 

프로토콜

TCP(Transmission Control Protocol) : 연결 기반 서비스( coonection-oriented service), 오류 검출, 재전송, Flow control, congestion-control   

UDP(User Datagram Protocol): 비연결형 서비스(connectionsless service), Flow/ congestion-control X   

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Network Layer (경로에 대한 프로토콜)

데이터 단위 : 데이터그램(Datagram) = Packet

 

📌특징

- src부터 dst까지 데이터그램을 라우팅 담당

- 논리적 주소(IP주소)를 통해 패킷을 적절한 경로로 전송

 : 헤더에 목적지까지 가기 위한 정보(IP주소) 추가

- 패킷 생성

- 인터넷 상 모든 통신은 해당 계층에서 라우팅됨

 

프로토콜

IP protocol: datagram 필드 정의, 해당 필드에 대한 엔드 시스템과 라우터의 작동법 정의

Routing protocol: src-dst datagram 경로 결정 

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Link Layer

데이터 단위 : 프레임(Frame)

📌특징

- 노드(인접한 네트워크 요소) 간 신뢰성 있는 데이터 전송 담당

- 오류 검출 및 처리(재전송 요청)

- 상위 계층에서 받은 데이터를 프레임으로 캡슐화

- 연결(흐름) 제어

 

프로토콜

Ethernet / PPP / Wi-Fi (IEEE 802.11)

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Physical Layer(신호에 대한 프로토콜)

데이터 단위 : 비트(bits)

 

📌특징

- 데이터는 0과 1의 비트 스트림으로 전송

- 송신자는 비트로 된 데이터를 전기적 또는 광학적 신호로 변환하여 전송(신호 인코딩)

 : 수신자의 경우 이를 다시 비트로 변환

- 전송은 물리적 매체를 통함

요약하자면 비트 단위로 신호 전송