[네트워크] 네트워크 프로토콜(이더넷, IP, ICMP, ARP, TCP, UDP)

프로토콜이란?

컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고받는 양식과 규칙의 체계로, 통신 규약 및 약속

 

계층별 프로토콜 종류

계층	프로토콜 종류
Application Layer(응용 계층)	HTTP, SMTP, FTP, Telnet
Presentation Layer(표현 계층)	JPEG, MPEG, SSL, ASCII
Session Layer(세션 계층)	NetBIOS, RPC, WinSock
Transport Layer(전송 계층)	TCP, UDP
Network Layer(네트워크 계층)	IP, ICMP, ARP
DataLink Layer(데이터링크 계층)	Ethernet
Physical Layer(물리 계층)	RS-232, X.25/X.21

 

 

■ 1계층: 물리 계층(Physical Layer): RS-232, X.25/X.21

- RS-232: 컴퓨터와 주변 장치를 연결하는 직렬 통신의 표준 중 하나

 ▷ 보통 15m 이하 단거리에서 38400 bps까지 전송을 위한 직렬 인터페이스

 ▷ EIA/TIA에서 표준화한 DTE 및 DCE 간 양방향 직렬 인터페이스 물리적 규격안

 ▷ 연결이 간단하며, 기술적인 구현이 쉬워 예전부터 널리 이용됨

 

- X.25/X.21: CCITT에서 DTE로 명명한 사용자 장비(컴퓨터 등)와 DCE로 명명된 통신회사 장비 간에 통신의 시작이나 종료를 하는 절차/방법을 전기적, 기계적으로 규정함

 ▷ X.25: 패킷 교환망에 대한 액세스 표준

 ▷ X.21: 회선 교환망에 대한 액세스 표준

 

 

■ 2계층: 데이터링크 계층(DataLink Layer): Ethernet

- Ethernet: 원칙적으로 하나의 인터넷 회선에 유/무선 통신장비 공유기, 허브 등을 통해 다수의 시스템이 랜선 및 통신 포트에 연결되어 통신이 가능한 네트워크 구조를 말함

 ▷ 전 세계 학교, 가정, 사무실에서 가장 많이 활용되는 네트워크 규격

 ▷ LAN 구현 방식을 말함

 ▷ 비연결성(connectionless) 모드

 ▷ 전송 속도 10 Mbps 이상

 

 

■ 3계층: 네트워크 계층(Network Layer): IP, ICMP, ARP

- IP(Internet Protocol): 데이터 패킷이 네트워크를 통해 이동하고 올바른 대상에 도착할 수 있도록 데이터 패킷을 라우팅 하고 주소를 지정하기 위한 프로토콜 또는 규칙의 집합

 ▷ 고유한 식별자 역할을 하는 숫자 문자열로, 모든 디바이스에는 고유한 IP 주소가 할당됨

 ▷ 인터넷에 연결되어 있는 모든 컴퓨터들이 논리적으로 갖게 되는 고유 주소

 ▷ 주로 32비트인 IPv4 주소를 사용함

  ⚫ 32비트를 8비트로 나누는 옥텟으로 표현함

  ⚫ 점으로 구분하여 4개의 옥텟으로 10진수를 표기함(0~255)

IPv4 주소 체계

 

- ICMP(Internet Control Message Protocol): 네트워크 내 장치가 데이터 전송과 관련된 문제를 전달하기 위해 사용하는 프로토콜

 ▷ 인터넷/통신상에서 발생한 일반적인 상황에 대한 보고

 ▷ 인터넷/통신상에서 발생한 오류에 대한 보고

 ▷ 위험한 상황에 대한 경보

 ▷ IP 프로토콜을 이용하여 ICMP 메시지 전달

 

- ARP(Address Resolution Protocol): 네트워크 상에서 논리적인 주소(IP Address)를 물리적인 주소(MAC Address)와 매칭시키기 위한 프로토콜

 ▷ LAN 통신 환경에서 데이터를 통신하기 위해 IP와 MAC을 이용하여 통신함

 

 

■ 4계층: 전송 계층(Transport Layer): TCP, UDP

- TCP(Transmission Control Protocol): 인터넷을 통해 디바이스에서 웹 서버로 데이터를 전송하는 네트워크 프로토콜

 ▷ 인터넷상에서 데이터를 메시지의 형태로 보내기 위해 IP와 함께 사용하는 프로토콜로, TCP/IP 프로토콜이라고 불리기도 함

 ▷ IP 주소 규칙으로만 통신하기에 부족하거나 여러 단점들(패킷 순서가 이상하거나 패킷 유실)을 보완하여 불안정한 환경을 커버해, 패킷 전송을 제어하여 신뢰성을 보증하는 프로토콜

 ▷ 3-way handshaking 과정을 통해 연결을 설정하고, 4-way handshaking 과정을 통해 연결을 해제함

  ⚫ 3-way handshaking 과정은 목적지와 수신지를 확실히 하여 정확한 전송을 보장하기 위해 세션을 수립하는 과정

 ▷ 흐름 제어 및 혼잡 제어 과정

 ▷ 연결 지향적 프로토콜로, 클라이언트와 서버가 연결된 상태에서 데이터를 주고받는 프로토콜임을 의미

 

- UDP(User Datagram Protocol): 데이터를 데이터그램 단위로 처리하는 프로토콜

 ▷ 비연결성이기 때문에, 연결을 설정하고 해제하는 과정이 존재하지 않음

 ▷ 안정성은 떨어지지만 더 빠르고 간단함

 ▷ 흐름 제어 또는 혼잡 제어와 같은 기능이 없음

 ▷ 신뢰성보다는 연속성 있는 전송이 필요할 때 사용하기 때문에 실시간 스트리밍과 같은 서비스에 자주 사용됨

TCP와 UDP의 쉬운 그림 비교

 

TCP와 UDP 비교

	TCP	UDP
신뢰성	높음	낮음
속도	느림	빠름
연결	연결지향적	비연결성

 

 

■ 5계층: 세션 계층(Session Layer): NetBIOS, RPC

- NetBIOS: 네트워크에 대한 기본적인 입출력(Net+BIOS)이라는 뜻으로 합성된 용어

 ▷ 프로토콜보다는 소프트웨어 인터페이스 및 이름 명명법을 정의하고 있는 일종의 API

 ▷ Name: NetBIOS 이름을 등록하고 해제하는 기능

 ▷ Session: 세션 지향 통신 서비스를 제공하며, 일대일 통신을 함

 ▷ Datagram: 일방적으로 데이터를 전송하며, 상대로부터 응답을 확인하지 않음(비연결성)

 

- RPC(Remote Procedure Call): Windows 운영체제에서 사용하는 원격 프로시저 호출 프로토콜, 별도의 원격 제어를 위한 코딩 없이 다른 주소 공간에서 함수나 프로시저를 실행할 수 있게 하는 프로세스 간 통신 기술

 ▷ RPC를 이용하면 프로그래머는 함수 또는 프로시저가 실행 프로그램이 존재하는 로컬 위치에 있든, 원격 위치에 있든 상관없이 동일한 기능을 수행할 수 있음을 의미

 ▷ 프로세스 간 통신 기능을 비교적 쉽게 구현하고 정교한 제어 가능

 ▷ 네트워크 구간을 통해 RPC 통신을 하는 경우, 반환과 요청 시간 보장되지 않음

 ▷ 보안이 보장되지 않음

 

 

■ 6계층: 표현 계층(Presentation Layer): JPEG, MPEG

- JPEG(Joint Photographic Experts Group): 이미지를 위해 만들어진 표준 규격

- MPEG(Moving Pictures experts Group): 멀티미디어(비디오, 오디오)를 위해 만들어진 표준 규격

- SSL(Secure Socket Layer): 웹사이트와 브라우저 사이(도는 두 서버 사이)에 전송되는 데이터를 암호화하여 인터넷 연결을 보호하기 위한 표준 기술

 ▷ 해커가 개인 데이터나 금융 데이터 등의 전송되는 정보를 보거나 훔치는 것을 방지함

 ▷ SSL 인증서로 인해 HTTP보다 안전한 HTTPS 웹 사이트가 생김

 

 

■ 7계층: 응용 계층(Application Layer): HTTP, FTP, Telnet

- HTTP(HyperText Transfer Protocol): 웹 상에서 파일(텍스트, 그래픽 이미지, 사운드, 비디오, 기타 멀티미디어 파일)을 주고받는 데에 필요한 프로토콜로서 TCP/IP와 관련된 하나의 응용 프로토콜

 ▷ 주로 HTML 문서를 주고받는 데에 쓰이며, HTTP를 따르는 브라우저로 요청을 받으면, HTTP 응답으로 응답함

 ▷ 비연결성: 처음 연결을 맺은 후 요청과 한 번의 응답 이후 연결이 종료되며, 매 요청마다 다시 연결을 맺음

 ▷ 무상태성(Stateless): 프로토콜에서 Client의 상태를 기억하지 않고, Client의 상태를 보관하기 위해 쿠키나 세션을 이용하여 상태 유지

 

HTTP 요청/응답

 

- FTP: 인터넷상의 컴퓨터들 간에 파일을 교환하기 위한 표준 프로토콜

 ▷ 인터넷상에서 파일을 주고받기 위한 클라이언트와 서버 사이에 이루어지는 요청/응답 프로토콜

 ▷ 20번 포트: 데이터 전송을 위해 사용됨

 ▷ 21번 포트: 명령과 응답 등의 제어 정보 전달을 위해 사용됨

 

- Telnet: 인터넷이나 로컬 영역 네트워크 연결에 사용되는 네트워크 프로토콜

 ▷ 원격으로 컴퓨터 시스템에 로그인하고 해당 컴퓨터의 자원을 사용하거나 관리할 수 있음

 ▷ TCP/IP 기반의 프로토콜

 ▷ 데이터를 암호화하지 않고 평문(바이트 스트림)으로 전송

 

 

 

참고

https://computer-science-student.tistory.com/377

프로토콜(Protocol)이란? - 정의, 기본 요소, 종류, 기능

 

https://needjarvis.tistory.com/158

네트워크 계층별 프로토콜(Layer Protocol)

 

https://blog.naver.com/hai0416/221551014655

OSI 7계층별 주요 프로토콜 정리글 :D

 

https://www.inforad.co.kr/single-post/rs-232

RS-232 통신에 대해 알아보자

 

https://needjarvis.tistory.com/158

네트워크 계층별 프로토콜(Layer Protocol)

 

https://www.akamai.com/ko/glossary/what-is-an-ip-address

IP(인터넷 프로토콜) 주소란 무엇일까요? | Akamai

 

https://www.fortinet.com/kr/resources/cyberglossary/internet-control-message-protocol-icmp

ICMP(인터넷 제어 메시지 프로토콜)란? | Fortinet

 

https://techjuny.tistory.com/entry/MAC-%EC%A3%BC%EC%86%8C%EC%99%80-ARP

MAC 주소와 ARP 란?

 

https://aws-hyoh.tistory.com/70

ARP 쉽게 이해하기

 

https://nordvpn.com/ko/blog/tcp-udp-comparison/?srsltid=AfmBOoqzu_-MY7Xs0kn2l6v-sxxaQn2kFkFTiWirfMCm6Olj0t6Tm_P8

TCP UDP 차이: 두 프로토콜 비교

 

https://mangkyu.tistory.com/15

[TCP/UDP] TCP와 UDP의 특징과 차이

 

https://velog.io/@3boku/RPC%EB%9E%80

RPC란

 

https://www.cloudflare.com/ko-kr/learning/ssl/what-is-an-ssl-certificate/

 

https://velog.io/@couchcoding/HTTP%EC%97%90-%EB%8C%80%ED%95%B4%EC%84%9C-%EC%95%8C%EC%95%84%EB%B3%B4%EC%9E%90%EC%A0%95%EC%9D%98%EC%99%80-%EA%B5%AC%EC%A1%B0

HTTP에 대해서 알아보자(정의와 구조)

 

 

https://velog.io/@jeongbeom4693/SSH%EC%99%80-Telnet

SSH와 Telnet