90. 인터넷의 프로토콜 구조
가. 개요
TCP/IP는 서로 다른 네트워크에 연결되어 있는 여러 가지 다른 기종의 컴퓨터들이
서로 통신할 수 있도록 하는 프로토콜의 집합을 말한다. TCP/IP는 데이터를 동일한
크기의 패킷으로 나누어서 전송하고, 각 패킷은 연속적인 일련번호와 받는 사람의 주
소가 첨가되어 있다. 여기서 TCP 프로토콜은 데이터를 패킷으로 나누는 기능을 가지
며, IP 프로토콜은 이렇게 나누어진 패킷을 네트워크나 원거리에 있는 호스트로 전송
하는 기능을 수행한다. 즉, IP는 패킷을 운반하는 기능이며, TCP는 데이터의 흐름을
관리하고 데이터가 정확한지를 검사하는 기능을 한다.
TCP/IP를 기반으로 하고 있는 인터넷의 프로토콜 구조는 네트
워크 액세스(Host-to-Network) 계층, 인터넷(Internet) 계층, 전송(Transport) 계
층 및 응용(Application) 계층의 4계층으로 구성되어 있다. TCP/IP는 ISO의 OSI 7
계층 모델과 마찬가지로 독립적인 프로토콜로 이루어진 시스템을 기반으로 하고, 서로
대응하는 계층 간에 유사한 기능을 갖는다는 공통점이 있다.
그러나, OSI(Open System Interconnection)가 7개 계층으로 이루어져 있지만
TCP/IP는 4개 계층으로 이루어져 있으며, 특히 OSI 계층이 각 계층의 독립성과 인접
계층 간의 인터페이스를 고려해야 하지만, TCP/IP는 네트워크 환경에 따라 여러 개의
프로토콜을 사용할 수 있다는 차이점이 있다. 이와 같은 점을 감안할 때, TCP/IP는 프
로토콜이 보다 단순하고 어느 네트워크와도 쉽게 적용이 가능하다는 장점이 있으며,
이것이 성공적으로 정착하고 있는 이유 중 하나이다.
인터넷 프로토콜 구조에서 각 계층별로 사용되고 있는 주요 프로토콜 을 나타낸 것이다. 여기서, 네트워크 계층에 해당되는 인터넷 계층의 IP 프로토콜이
인터넷의 모든 서비스를 제공하기 위해, 반드시 공통으로 사용되는 핵심 역할을 하고
있을 알 수 있으며, 전송계층의 경우에는 응용 서비스에 따라 TCP 또는 UDP(User
Datagram Protocol) 프로토콜이 사용되고 있음을 알 수 있다
특히, OSI 모델의 물리계층과 데이터링크 계층에 해당되는 네트워크 액세스 계층은
인터넷을 이용하는 다양한 유형의 하부망 프로토콜에 관한 것인데, 이것은 어떠한 하
부망이라 하더라도 인터넷과 연동하기 위해서 인터넷 계층의 IP 프로토콜을 통해 이
루어질 수 있음을 의미한다.
나. 네트워크 액세스(Host-to-Network) 계층
인터넷 계층에 표준화된 인터페이스를 제공하기 위해 단위 네트워크 내에서 패킷
전송을 담당하며, 전송 매체의 접근방법과 네트워크 간의 데이터 전송 순서에 대한 기
능을 수행한다. 이 계층은 특정 프로토콜을 규정하는 것이 아니라 모든 표준과 관련된
기술적인 프로토콜을 지원한다. 이 계층의 기능 수행을 위해 네트워크 인터페이스 카
드(NIC : Network Interface Card)가 사용되고 48비트의 물리주소를 가지고 있다.
여기서 물리주소는 MAC(Medium Access Control) 주소라고도 한다.
다. 인터넷(Internet) 계층
인터넷 프로토콜(IP) 계층이라고도 하며, 32비트의 IP 주소를 사용하고 주소 변환과 라우팅 기능을 수행한다. 즉 IP 주소를 해석하고 경로를 결정하여 IP 패킷을 전송
하며, 전달되지 못한 패킷은 재전송하는 기능을 수행한다. 인터넷에서는 IP 프로토콜
이 중심이 되고 있으며, 이 프로토콜의 전송 메커니즘은 비연결형(connectionless) 데
이터그램(datagram) 방식으로서, 오류검사나 추적을 제공하지 않고 최선형(besteffort) 방법으로 전송하므로 비신뢰성 프로토콜이라고도 한다.
IP 프로토콜 외에 호스트나 라우터의 상황 및 오류에 대한 정보 전달 기능을 수행하
는 ICMP(Internet Control Message Protocol) 프로토콜, IP 계층의 멀티캐스트 전
송을 위한 IGMP(Internet Group Management Protocol) 프로토콜, IP 주소를 물
리주소로 변환하는 ARP(Address Resolution Protocol) 프로토콜, 물리주소를 IP
주소로 변환하는 RARP(Reverse Address Resolution Protocol) 프로토콜, 그리고
각종 라우팅 프로토콜이 사용되고 있다.
라. 전송(Transport) 계층
양 단말 간에 데이터 전달 서비스를 제공하며, 16비트의 포트(port) 번호(주소)를 구
비하고 있다. 전송계층은 메시지를 송수신자의 주소와 정보로 묶어 패킷 단위로 나누
는 기능과 전송 데이터의 흐름을 제어하고 오류 유무를 검사하는 기능을 갖는다.
이 계층에는 신뢰성 있는 연결형(connection-oriented) 데이터 전달을 위한 TCP 프
로토콜과 최선형 방법으로 비연결형 데이터 전달을 위한 UDP 프로토콜이 있다. 특히
전송계층은 서로 다른 네트워크로 연결된 시스템의 호스트 간 프로토콜에서 데이터를
전달하거나 수신할 수 있게 해주므로, 단대단(host-to-host) 전송계층이라고도 한다.
이 계층에서는 [그림 8-4]와 같이 캡슐화 및 캡슐해제 기능을 제공한다. 즉 TCP는
전달할 메시지를 세그먼트(segment) 단위로 분할하고, 각 세그먼트 단위마다 헤더를
추가하여 하위계층으로 전달한다. 반면에 UDP는 메시지를 분할하지 않고 간단히 헤
더만을 추가한 데이터그램 상태로 하위계층에 전달한다.
마. 응용(Application) 계층
인터넷 사용자들이 실제로 접하게 되는 네트워크 응용 프로그램으로서, 각종 응용
서비스를 제공하는 기능을 갖는다. 이 계층에서 지원하는 프로토콜은 HTTP(Hyper
Text Transfer Protocol), SMTP(Simple Mail Transfer Protocol), FTP(File
Transfer Protocol), DNS(Domain Name System), SNMP(Simple Network
Management Protocol) 등이 있다.
각자 독자적인 네트워크에 연결된 두개의 호스트 컴퓨터 간에 라우터를 이용하여
TCP/IP 모델을 구현할 경우, [그림 8-5]와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 네트워크 액
세스 프로토콜, 즉 망 접속 프로토콜은 각 하위 네트워크에 따라 별개로 사용되므로,
라우터의 망 접속 프로토콜도 해당 네트워크에 적합한 것을 사용해야 한다.
한편, TCP/IP 프로토콜은 OSI 모델의 전송계층과 네트워크계층에 해당되는 프로
토콜이지만, 일반적으로는 TCP/IP에 관계된 프로토콜 그룹 전체를 가리킨다.
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