UDP(User Datagram Protocol)
- Layer 4 계층 프로토콜
- 비연결 지향성 서비스(Connetionless Service)
동작 원리
- TCP와 달리 송신측과 수신측간의 접속 절차 없이 수신측에서 요청을 실시하면, 송신측에서 바로 데이터를 전송한다.
- Three-way Handshaking, 데이터 스트림 서비스, 재전송 서비스, 혼잡 제어 기능 수행 안함.
장점
신뢰성을 보장하는 서비스 질의 응답을 실시하지 않기 때문에 신속한 데이터 전송이 가능하다.
따라서, 실시간으로 트래픽을 전송하는 멀티미디어 서비스 환경에서 주로 사용
단점
신뢰성이 보장되지 않아 데이타 손실률이 많다.
UDP 프로토콜을 사용하는 어플리케이션 프로토콜
DNS(Port53), DHCP(Port 67/68), TFTP(Port 69), SNMP(Port 161), NTP(Port 123), RIP(520)
UDP Header
TCP(Transmission Control Protocol)
- Layer 4계층 프로토콜
- 연결 지향 서비스(Connection-Oriented Service) - 무결성 보장
- 스트림 서비스 제공(Stream Data Service)
TCP는 3-Way Handshaking과정을 실시한다.
왜 3-Way Handshaking를 사용할까? 에러율이 낮고, 데이터 손실률이 적음.
흐름제어(Flow Control)
-TCP는 통신에 참여한 두 호스트가 송신할 수 있는 데이터 양을 네트워크 상황에 맞게 조절하는 기능을 제공.
즉, 매번 송신한 데이터에 대한 응답을 수신해야만, 그 다음 데이터를 송신할 수 있음.(Stop-and-Wait)
- TCP는 슬라이딩 원도우(Sliding Window) 기능을 이용하여 상호 협의한 원도우 크기만큼 데이터를 송신하고 수신함.
(Sliding window을 사용하므로서 데이터 전송 처리율과 메모리에 대한 효율성을 보장)
오류제어(Error Control)및 오류 정정(Error Correction)
- TCP는 세그먼트에 포함된 체크섬을 이용하여 세그먼트 손상 여부를 검사
동작원리
송신측 -----------------> 수신측
1. 세그먼트 송신
2. 수신측에서 만약 세그먼트 손상이 발견되면
수신측에서 해당 세그먼트 폐기, 송신측으로 응답을 보내지 않는다.
3. 송신측에서는 일정 시간이 초과되기 이전에 응답을 수신하지 못하면,
해당 세그먼트가 손상되었거나 손실되었다고 간주.
4. 송신측에서 각 세그먼트마다 시간 초과 카운터를 이용하여 주기적으로 확인.
카운터 값이 만기되면 해당 세그먼트 재전송
혼잡 제어 (Congestion Control)
전자 통신 네트워크로 들어가는 정보 소통량을 조절하여 네트워크가 혼잡해지지 않게 조절하는 것을 말한다.
각 호스트는 정보를 빨리 보내기 위하여 정해진 시간 내에 보낼 수 있는 최대의 패킷을 보냈고,
일부 라우터에서는 혼잡 현상이 발생하여 정해진 시간 내에 받은 패킷들을 모두 처리하지 못하였다.
정해진 시간 내에 패킷이 처리되지 않으면 호스트는 패킷을 재전송하였고, 라우터는 더 많은
패킷을 받게 되어서 혼잡 현상이 더 심해졌다.
동작 원리
TCP의 혼잡 제어는 패킷을 보내는 쪽에서 네트워크의 수용량을 결정하는 방식으로 동작한다.
패킷을 보내는 측에서 안전하게 보낼 수 있는 패킷의 수를 알고 있고, 패킷이 잘 도착하면 ACK 패킷을 받는다.
즉 이전에 보낸 패킷이 잘 도착되었다는 것을 ACK 패킷을 받은 것으로 알 수 있고, ACK 패킷을 받으면 안전하게
새 패킷을 더 보낼 수 있기 때문에 TCP의 혼잡 제어를 셀프클록 방식(self-clocking)이라고 한다.
(위키백과사전 참조)
TCP(Transmission Control Protocol)
TCP는 Three-Way Handshaking과정을 실시한다.
그림 설명
1. A는 B에게 통신 요청을 개시하는 SYN과 첫 번째 세그먼트를 알리는 Seq(1200)을 전송한다.
2. SYN을 수신한 Server는 이에 대한 응답으로 A에게 Ack(1201)과 Seq(4800)을 전송하며, 자기 자신도 A에게 통신 요청을 개시하는 SYN를 함께 전송
3. SYN를 수신한 Client는 이에 대한 응답으로 Server에게 Ack(1201)을 전송함으로써 통신 연결이 성립된다.
왜 3-Way Handshaking를 사용할까?
에러율이 낮고, 데이터 손실률이 적습니다.
예를 들어 두사람이 있습니다. A,B
A : 너 시간 있어? 우리 축구할래?
B : 응, 그래 축구하자.
A : 좋아.
그러면 다음과 같은 경우는 어떻게 될까요?
A : 너 시간 있어? 우리 축구할래?
B : ....
A : 좋아.
B는 듣지 못한상태에서 A는 혼자 떠들었다면... 쓸데없는 체력(데이터)을 낭비했네요.
그래서 TCP는 3단계 방식 Three-Way Handshaking를 사용해서 나름 에러율을 낮추고 데이터 손실률을 줄일 수 있습니다.
공부하면서 나름대로 정리해 보았습니다.
혹시 잘못된 부분이 있다면 가르침 부탁드립니다.
데이터 주소 체계
데이터를 전송시, 인캡슐레이션 과정이 실시되면서 각각의 헤더에는 여러가지 파라메터 값들이 포함된다. 파라메터 값들 중에는 데이터를 전송할 때 사용하는 다양한 주소 체계가 포함된다.
OSI 7계층
국제 표준화 기구(ISO)에서 개발한 모델로, 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어서 설명한 것이다.
이미지 출처 : http://www.flickr.com
포트 번호(Port Number)
- Layer 4계층 주소
- TCP, UDP헤더에 포함된 파라메터 값
- 주소 체계: 16bit
- 주소 범위 : 0~65535 (0~1023까지는 네트워크 서비용으로 미리 예약)
- 클라이언트와 서버간의 어플리케이션 서비스를 구분할 때 사용.
IP주소
- Layer 3계층 주소
- IP 헤더에 포함된 파라메터
- 주소 체계: 32bit
- 주소 범위 : 0 ~ 4,294,967,296
- 로컬 환경에서 리모트 환경으로 최적 경로를 이용하여 데이터 전송을 실시할 때 사용되는 주소.
MAC주소
- Layer 2계층 주소
- Ethernet헤더에 포함된 파라메터
- 주소 체계는 48bit (24bit는 OUI-24, 이는 LAN카드 제조 업체가 IEEE기관으로 부터 임대하여 사용하는 예약된 주소. 뒤의 24bit는 LAN 카드 제조 업체에서 중복되지 않게 설정한 주소)
- MAC주소는 장치에 미리 설정된 물리적인 주소이기 때문에 변경이 불가능하다.
로컬 환경에서 데이터 전송시 사용하는 주소 체계
- MAC Address를 참조
- 'arp -a'로 확인 가능하다.
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C:\>arp -a
인터페이스: 192.168.1.1 --- 0xb
인터넷 주소 물리적 주소 유형
192.168.1.1 00-50-51-c3-00-08 동적
192.168.1.254 00-51-52-f4-9c-98 동적
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- 스위치의 MAC어드레스 확인
Switch#show mac-address-table
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리모트 환경으로 데이터 전송시 사용하는 주소 체계
- IP주소를 참조
보통 ARP주소 변환을 실시한 PC1은 기본 게이트웨이인 Router1 F0/0까지 데이터가 전송될 때까지 Ethernet헤더 안에 있는 목적지 MAC 주소를 참조한다. 이때 목적지 MAC 주소는 Router1 F0/0 MAC 주소이다.
데이터를 수신한 Router1은 목적지 IP주소를 라우팅 테이블에서 검색한 이후, 데이터를 S0/0 인터페이스로 출력하는데, 이때 Layer2 계층 헤더인 Ethernet이 HDLC로 변경된다. 그렇기 때문에 HDLC정보를 이용하여 Router1에서 Router2까지 데이터가 전송된다. 이때 MAC주소는 사용되지 않는다.
PC1 ARP테이블
PC>arp -a
Internet Address Physical Address Type
192.168.1.254 0090.2b01.7e2e dynamic
Switch MAC 주소 테이블
SW2#show mac-address-table
Mac Address Table
-------------------------------------------
Vlan Mac Address Type Ports
---- ----------- -------- -----
1 00d0.975d.0c14 DYNAMIC Fa0/24
제 1부 TCP/IP
네트워크 의미와 네트워크 유형 <--
데이터 전송 관계와 전송 방식 유형 <--
네트워크 주소 체계
데이터 전송 프로토콜
OSI 참조 모델
네트워크 전송 장비 소개
IP주소와 서브넷 마스크
서브 넷팅과 VLSM
주소 요약과 업데이트 경로 요약
아래 내용은 공부를 하며 정리한 내용입니다.
통신 프로토콜, 통신 규약은 서로 다른 기종의 컴퓨터 사이에 어떤 자료를, 어떤 방식으로, 언제 주고 언제 받을지 등을 정해놓은 규약이다. TCP/IP가 대표적이다.
프로토콜의 두가지 측면
물리적 측면: 자료 전송에 쓰이는 전송 매체, 접속용 단자 및 전송 신호, 회선 규격 등.
논리적 측면: 프레임(Frame, 자료의 표현 형식 단위) 구성, 프레임 안에 있는 각 항목의 뜻과 기능, 자료 전송의 절차 등.
폐쇄적인 프로토콜: 자사 장치들끼리 통신하기 위한 독자적인 통신 규약이며, 자세한 규격이 공개되어 있지 않아서 크래킹 위협에 상대적으로 안전하다. (보기: IBM의 SNA, SDLC 프로토콜)
공개된 범용 프로토콜: 여러 장치들에 쓰이는 널리 알려진 규격이며, 규격이 널리 공개되어 있기 때문에 컴퓨터와 네트워크 크래킹에 취약한 편이다. (보기: 인터넷의 TCP/IP)
(위키백과 참조)
인캡슐레이션이란?
일반적으로 캡슐화는 어떤 하나를 다른 것에 포함시킴으로써, 포함된 것이 외부에서 보이지 않도록 하는 것이다. 반대로, 캡슐 해제는 이를 제거하거나, 또는 캡슐화되기 이전의 것을 보이게 하는 것이다.
(참조 사이트 : http://terms.co.kr)
(참조 사이트 : http://uw713doc.sco.com/en/NET_tcpip/tcpN.tcpip_stack.html )
LAN(Local Area Network), WAN(Wide Area Network)
LAN(Local Area Network)은 집, 오피스, 학교 등의 건물과 같은 가까운 지역을 한데 묶는 컴퓨터 네트워크이다.
연결 장비 : 허브, 스위치, UTP 케이블
Protocol : Ethernet
특징 : 네트워크를 구축시 비용이 많이들지만 유지/보수비용이 적다.
WAN
광역 통신망(WAN: Wide Area Network)은 국가, 대륙 등과 같은 넓은 지역을 연결하는 네트워크를 뜻한다.
연결 장비 : Router
Protocol : IP
특징 : 네트워크 연결시 비용이 적고 유지/보수비용이 증가한다.
(일부 위키 백과 참조)
MAN
LAN 과 WAN 사이에 위치하는 중간정도 크기의 네트윅을 말한다.
< 데이터 전송 관계 및 전송 방식 유형>
서버(Server) : 클라이언트로부터 요청된 정보를 수신, 데이터를 생성하여 서비스하는 대상
클라이언트(Client) : 서버에게 데이터 요청을 실시, 사용자에게 어플리케이션 서비스를 해주는 대상
데이터 전송 방식 3가지
Ipv4는 3가지 유형의 데이터 전송 방식의 서비스를 제공한다. 다음과 같다.
1. 유니 캐스트(Unicast) : 서버와 클라이언트간의 일대일 데이터 전송 서비스
가장 신뢰적이지만 서버부하 발생과 네트워크 대역폭 고갈의 문제 야기시킬 수 있음.
2. 브로드 캐스트(Broadcast) : 서버와 클라이언트간의 일대 불특정 다수 데이터 전송 서비스
서버 부하 발생 및 대역폭 고갈 문제를 해결이 가능하지만, 불특정 다수로 전송되는 서비스이기에 수신을 원치 않는 클라이언트도 수신하게 되어 갑작스런 브로드 캐스트 증가로 인해 LAN네트워크 성능 저하를 가져온다.
3. 멀티 캐스트(Multicast) : 서버와 클라이언트간에 일대불특정 다수 데이터 전송 방식
(http://blogs.law.harvard.edu/niftyc/archives/date/2009/09 이미지 참조)
브로드 캐스트와 유니캐스트의 장점을 가진 서비스 전송 방식
다음으로는 네트워크 주소 체계, 데이터 전송 프로토콜에 대해 정리해 보도록 하겠습니다.
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