개발자를 지망하거나 개발 관련 내용을 찾아보다 보면 TCP/IP 4계층이라는 말을 한 번쯤 들어봤을 것이다 이러한 TCP/IP 4계층은 인터넷 통신의 기본 프로토콜로 네트워크 통신이 어떻게 이루어지는지 이해하는 데 중요한 개념이다. 이번 글에서는 이러한 TCP/IP 4계층에 대해 자세히 다뤄보겠다
TCP/IP 4계층이란?
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 모델은 OSI 7계층 모델과 달리 4개의 계층으로 구성된 네트워크 통신 모델이다 이는 인터넷과 대부분의 네트워크에서 사용되는 표준 프로토콜 스택으로 각 계층은 특정 기능을 담당하여 데이터가 네트워크를 통해 효율적으로 전송되도록 한다
TCP/IP 4계층 구조
TCP/IP 모델의 4계층은 네트워크 인터페이스 계층, 인터넷 계층, 전송 계층, 응용 계층으로 구성된다 이제부터 각 계층의 역할과 기능을 순차적으로 살펴보겠다
1. 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer)
네트워크 인터페이스 계층은 물리적 네트워크를 통해 데이터가 전송되는 방식을 정의한다 이 계층은 OSI 모델의 물리 계층과 데이터 링크 계층의 기능을 포함한다 주요 기능으로는
물리적 연결 및 데이터 전송: 데이터가 네트워크 매체(예: 케이블, 무선)를 통해 실제로 전송되도록 한다
프레이밍: 데이터를 프레임으로 구성하고 해당 프레임을 네트워크로 전송하며 이 과정에서 데이터는 일정한 크기의 블록으로 나뉘어 전송된다
MAC 주소 사용: 장치의 고유 식별자인 MAC 주소를 사용하여 데이터의 출발지와 목적지를 식별한다 이를 통해 동일 네트워크 내에서 장치 간의 통신을 가능하게 한다
에러 검출 및 수정: 데이터 전송 중 발생할 수 있는 오류를 검출하고 수정하는 메커니즘을 제공한다
대응되는 OSI 계층: 물리 계층(1계층) 및 데이터 링크 계층(2계층)
2. 인터넷 계층 (Internet Layer)
인터넷 계층은 데이터 패킷이 출발지에서 목적지까지 전달되는 경로를 결정한다 주로 IP(Internet Protocol)를 사용하며 주요 기능은 다음과 같다
패킷 전달 및 라우팅: 데이터를 개별 패킷으로 분할하고 최적의 경로를 통해 목적지로 전달한다 이 라우터를 통해 여러 네트워크를 거쳐 데이터가 전달된다
IP 주소 사용: 네트워크 상의 장치를 식별하고 위치를 결정하기 위해 IP 주소를 사용하며 이로 인해 네트워크 간의 통신을 가능하게 한다
패킷 분할 및 재조립: 큰 데이터를 더 작은 패킷으로 분할하고 수신 측에서 이를 다시 재조립한다 이는 네트워크에서 데이터 전송을 효율적으로 하기 위함이다
트래픽 제어 및 혼잡 관리: 네트워크 혼잡을 방지하고 데이터 흐름을 최적화하기 위한 메커니즘을 제공한다
대응되는 OSI 계층: 네트워크 계층(3계층)
3. 전송 계층 (Transport Layer)
전송 계층은 종단 간(end-to-end) 통신을 담당하며 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장한다 TCP와 UDP를 주로 사용하며 주요 기능은 다음과 같다
신뢰성 있는 데이터 전송: 데이터의 손실, 오류, 중복 없이 정확하게 전달되도록 한다
흐름 제어 및 혼잡 제어: 데이터 전송 속도를 조절하고 네트워크 혼잡을 방지한다 이를 통해 송신자와 수신자 간의 데이터 전송 속도를 조절하여 네트워크 효율성을 높인다
세그멘테이션 및 재조립: 데이터를 세그먼트로 나누고 수신 측에서 이를 다시 조립한다 이는 데이터가 효율적으로 전송되고 재구성되도록 한다
포트 번호 사용: 응용 프로그램을 구별하기 위해 포트 번호를 사용하며 이로 인해 통해 여러 응용 프로그램이 동시에 통신할 수 있다
대응되는 OSI 계층: 전송 계층(4계층)
4. 응용 계층 (Application Layer)
응용 계층은 사용자와 가장 가까운 계층으로 다양한 네트워크 응용 프로그램을 지원한다 이 계층에서는 HTTP, FTP, SMTP 등의 프로토콜이 사용되며 주요 기능은 다음과 같다
네트워크 서비스 제공: 이메일, 파일 전송, 웹 브라우징 등의 네트워크 기반 애플리케이션을 사용자에게 제공한다
데이터 표현 및 변환: 응용 프로그램이 이해할 수 있는 형식으로 데이터를 인코딩하고 디코딩한다 이는 데이터의 호환성을 보장한다
응용 프로토콜: HTTP, FTP, SMTP 등 다양한 프로토콜을 통해 네트워크 서비스가 제공된다 각 프로토콜은 특정한 네트워크 서비스에 특화되어 있다
대응되는 OSI 계층: 세션 계층(5계층), 표현 계층(6계층), 응용 계층(7계층)