인터넷 네트워크 통신 - IP, TCP/UDP, PORT, DNS

인터넷에는 크게 클라이언트와 서버가 존재합니다.

컴퓨터 간 통신

클라이언트에서 서버로, 서버에서 클라이언트로 노드를 거쳐서 데이터를 전송합니다.

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IP(인터넷 프로토콜)

 인터넷 프로토콜은 지정한 IP 주소에 패킷(Packet)이라는 통신 단위로 데이터를 전달합니다.

 

IP 패킷에는 출발지 IP, 목적지 IP, 기타 등등이 있습니다.

이 패킷 내부에 전달할 전송 데이터를 넣어서 데이터를 전송합니다.

 

IP 프로토콜은 

• 패킷을 받을 대상이 없거나, 서비스 불가능 상태여도 패킷을 전송한다는 점에서 비연결성
• 패킷이 중간에 사라지거나, 패킷이 순서대로 안오는 경우가 발생한다는 점에서 비신뢰성
• 만약 같은 IP를 사용하는 서버에서 통신하는 애플리케이션이 여러 개 이상일 경우 어느 애플리케이션으로 전송해야 하는지 알 수 없다는 점에서 한계가 있습니다. 

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TCP 방식

TCP 방식은 IP 패킷에 추가적인 정보를 담아 전송하는 방식입니다.

추가 정보라 함은 출발지 PORT, 목적지 PORT, 전송 제어, 순서, 검증 정보 등이 있습니다.

우선 TCP/UDP를 설명하기에 앞서 인터넷 프로토콜 스택의 계층에 대해서 살펴보겠습니다.

 

인터넷 프로토콜 스택에는 4가지 계층이 있습니다.

• 애플리케이션 계층 - HTTP, FTP
• 전송 계층 - TCP, UDP
• 인터넷 계층 - IP
• 네트워크 인터페이스 계층 - LAN 드라이버, 장비

애플리케이션 계층은 말 그대로 우리가 사용하는 크롬 웹 브라우저나, 카카오톡 같은 애플리케이션을 말합니다.

 

TCP 방식은 다음과 같은 순서로 데이터를 전송합니다.

 

1. 애플리케이션에서 "Hello, world" 라는 메시지를 생성합니다. (애플리케이션 계층)

2. SOCKET 라이브러리를 통해 TCP로 메시지를 전달. ( 애플리케이션 계층 )

3. 메시지 데이터를 포함한 TCP 정보를 생성해서 IP 계층으로 전달 ( TCP 계층 )

4. TCP 정보를 포함한 IP 패킷 생성해서 인터페이스 계층으로 전달 ( IP 계층 )

5. 인터페이스 계층에서 서버로 전달 ( 인터페이스 계층 )

 

TCP 패킷에는 앞서 출발지/목적지 PORT, 전송 제어, 순서, 검증 정보가 포함되어 있다고 했는데,

이 정보들 덕분에 앞선 IP 방식의 한계를 보완할 수 있습니다.

• 연결 지향 - TCP 3 way handshake (비연결성 보완) 
• 전달 보증 (비신뢰성 보완)
• 순서 보장 (비신뢰성 보완)

 

TCP 3 way handshake 

TCP 3 way handshake

1. SYN : 서버에 연결 요청

 

2. ACK + SYN : 서버에서 연결 수락, 클라이언트에 연결 요청

 

3. ACK : 클라이언트에서 연결 수락

 

4. 데이터 전송 

 

 

UDP ( User Datagram Protocol)

 

사용자 데이터그램 프로토콜로 기능이 거의 없습니다.

- 연결을 보장하지 않고, 데이터 전달을 보증하지 않고, 전송 순서 또한 보장하지 않습니다.

- 하지만 단순하고 빠르다는 점.

- IP와 거의 같고 PORT와 Checksum 정도만 추가됨

- 애플리케이션에서 추가 작업이 필요하다.

 

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PORT

한마디로 애플리케이션을 구분하기 위한 정보.

만약 한 클라이언트가 카카오톡, 크롬 웹브라우저에서 서버로 통신한다고 했을 때, 서버가 이 프로세스를 구분하기 위한 정보

 

0 ~ 65535 할당 가능

0 ~ 1023 : 잘 알려진 포트이기 때문에, 사용하지 않는 것이 좋습니다.

• FTP - 20, 21
• TELNET - 23
• HTTP - 80
• HTTPS - 443

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DNS ( Domain Name Service )

IP 주소는 변경될 수 있고 기억하기 어렵습니다. 도메인 네임 시스템은 전화번호부와 같은 개념으로 

DNS 서버에서는 도메인 이름을 IP 주소로 바꿔서 보내주는 기능을 합니다.

 

DNS

 

<정리>

1. IP 프로토콜 방식은 출발지 IP와 목적지 IP만 패킷정보로 담고 있어 비연결성, 비신뢰성 등의 한계가 있다.

2. TCP 방식은 IP 프로토콜 방식의 한계를 보완할 수 있는 TCP 패킷 정보를 담아 전송한다.

3. UDP 방식은 IP 프로토콜 방식에서 checksum, port 만 추가된 정도로 IP 프로토콜 방식과 거의 유사하지만 빠르다.

4. PORT는 프로세스를 구분해줄 수 있는 번호.

5. DNS는 기억하기 어렵고 변경가능한 IP주소를 도메인 네임을 통해 리턴해주는 시스템이다.