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전송 계층
1. 전송 계층의 이해
• 전송계층의 대표 프로토콜은 TCP이며, 네트워크 계층과 응용 프로그램의 연결을 담당.
• 프로그램들은 TCP를 통해서 인터넷을 이용할 수 있음.
• TCP의 중요한 역할은 여러 프로그램들이 데이터를 보낼 수 있는 인터페이스를 만들어 주는 것.
• 인터페이스가 TSAPTansport Service Access Point
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전송 계층
• 전송계층 데이터의 단위 TPDUTransport Protocol Data Unit.
• 전송 계층은 목적지에 도착한 데이터가 순서가 뒤바뀌거나 사라진 것은 없는지 확인 -> 일련번호와
ACK 사용.
• 슬라이딩 윈도우 프로토콜을 사용하여 혼잡 제어congestion control
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전송 계층
• IP는 목적지까지 데이터를 전송만하기 때문에 연결connection이라는 개념이 없음.
• 응용 프로그램의 연결을 설정하고 해제하는 작업을 지원하는 것도 전송계층의 역할.
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2. 포트와 소켓
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전송 계층
• 클라이언트는 서비스를 요청하는 컴퓨터 -> 웹 브라우저는 클라이언트 소프트웨어를 대표하는 단어, 웹
브라우저 제품명으로는 익스플로러
, 크롬, 파이어 폭스가 있음.
• 웹 브라우저는 서버 컴퓨터에 접속하여 웹 페이지를 요청 -> 이 때 사용하는 프로토콜은 하이퍼텍스트
(웹 페이지)를 전송하라는 프로토콜, Hyper Text Transfer Protocol이며, 약자로 HTTP.
• 서버가 요청을 받으면, HTMLHyper Text Markup Language을 사용하여 만들어진 웹 페이지를 클라이언트에게
전송
-> 웹 페이지를 웹 브라우저가 화면에 보여줌.
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전송 계층
• 클라이언트 소프트웨어는 사용자가 필요할 때 사용했다가 필요 없으면 종료.
• 서버 소프트웨어는 클라이언트가 언제 서비스를 요청할지 모르기 때문에 항상 대기 상태로 기다려야 함
-> 죽지 않고 살아서 서비스를 계속하는 프로그램을 데몬, 영어로 daemon이라 부름.
• 웹 시스템의 서버 쪽에는 HTTP(웹 서비스)를 받아 줄 데몬이 설치되어 있어야 함 -> 웹 데몬을
HTTPDHyper Text Transfer Protocol Daemon이라 부름 -> 보통의 경우 프로토콜 이름 뒤에 D를 붙임.
• HTTPD의 제품명으로는 아파치Apache, 톰캣Tomcat, IISInternet Information Service 등이 있음.
• 서버는 데몬이 설치된 컴퓨터 -> HTTPD가 설치된 컴퓨터를 웹 서버라고 부름.
• 웹 서버를 구축한다는 뜻은 아파치, 톰캣, IIS와 같은 HTTPD(웹 데몬)를 컴퓨터에 설치한다는 의미.
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전송 계층
• 인터넷을 통해 파일을 주고받는 것도 웹 시스템과 마찬가지.
• 파일 전송에 사용되는 프로토콜이 FTP이며, File Transfer Protocol의 약자.
• 인터넷을 통해 누군가에게 파일을 보내거나 누군가로부터 파일을 받고 싶은 경우 파일 서버를 구축하면
됨
.
• 파일 서버를 구축한다는 것은 컴퓨터에 FTPD를 설치하는 것.
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전송 계층
• 이메일의 경우도 웹 시스템과 마찬가지.
• 이메일에 사용되는 프로토콜은 SMTP이며 영어로 Simple Mail Transfer Protocol의 약자.
• 어떤 컴퓨터를 이메일 서버로 만들고 싶다면 SMTPDSimple Mail Transfer Protocol Daemon를 설치하면 됨.
• 서버는 특정 하드웨어를 가리키는 단어가 아니라 데몬이 설치된 컴퓨터를 지칭하는 단어.
• 서버의 역할을 하기 위해서는 성능이 높은 CPU와 24시간 안정적으로 작동하는 내구성이 필요함.
그래서 고사양의 컴퓨터를 ‘서버급 컴퓨터’라 부름
.
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전송 계층
• IPark 아파트 203동의 어느 집에서 중국집 ‘진짜루’에 짜장면을 시켰다고 가정.
• 두 집에서는 짬뽕을 시켰으나 방번호(호수)를 말하지 않으면 배달할 수 없음.
• IP 주소는 인터넷에 있는 특정 컴퓨터까지 오는 데 사용-> 아파트의 동 번호와 같음.
• 여러 응용 프로그램들을 구분하기 위한 방번호(주소)가 필요 -> 전송계층이 사용하는 주소를 포트,
영어로
port라 부름.
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전송 계층
• 원래 포트는 항구에서 배의 화물을 싣거나 내리는 장소.
• 포트 번호의 크기는 16비트이며, 각 컴퓨터에는 0에서 65535사이의 포트가 있음.
• 운영체제는 0에서 65535 사이의 빈 포트 번호 중 하나를 네트워크를 사용하려는 프로그램에게 줌.
해당 프로그램은 할당받은 포트를 사용하여 원격지 호스트와 데이터를 주고 받음
.
• 포트는 전송 계층이 여러 프로그램에게 제공하는 주소인 동시에 멀티 인터페이스 -> TSAP = 포트.
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전송 계층
• 첫 번째 크롬에서 세 번째 크롬까지 포트 번호를 각각 2013, 3021, 4234번을 할당. 각 크롬들은
네이버
, 구글, 다음 웹 서버에 접속할 때 자신의 포트 번호를 알려주며 통신 함.
• 서버에는 웹 데몬(HTTPD) 뿐 아니라 FTPD, SMTPD도 설치되어 있을 수 있으며, 데몬들도 포트
번호를 사용
-> 클라이언트가 HTTPD(웹 데몬)와 처음 통신할 때, HTTPD의 포트 번호를 알아야 통신
할 수 있음
-> 만약 HTTPD의 포트번호도 운영체제에 의해 임의로 할당된다면, 매번 서버에게 물어
봐야 함
.
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전송 계층
• 자주 사용하는 데몬이나 중요한 프로그램의 포트 번호를 고정 시켰음.
• 이를 잘 알려진 포트번호 혹은 well-known 포트 번호라 부름.
• 다음 표는 주요 well-known 포트번호를 나타냄.
• URL 형식은 ‘프로토콜://도메인 이름:포트 번호’
• http://naver.com:80이 정확한 주소 -> http:// 및 포트번호 :80은 생략가능.
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전송 계층
• 네이버에는 하루에도 수만 명의 사람들이 몰려드는데, 모두 http://naver.com:80으로 방문 -> 네이버
서버 입장에서 보면
80번 포트에 수만 명의 사람들이 몰려오는 것.
• 벽에 220V 콘센트가 하나뿐인데 노트북, 스마트폰, 블루투스 이어폰을 동시에 충전해야 하는 경우 멀티
탭 사용
-> 80번 포트에 멀티 탭을 꽂은 후, 몰려드는 사용자에게 멀티 탭의 콘센트를 하나씩을 나눠줌.
• 소켓은 같은 포트에 연결되어 여려 명을 동시에 처리할 수 있는 소프트웨어적인 접속장치 -> 네트워크를
이용한 프로그래밍을 소켓 프로그래밍이라 부름
.
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전송 계층
• 행사나 이벤트로 인하여 어떤 홈페이지에 갑자기 사용자가 몰려 서버가 다운되었다는 것은 소켓과 연관
있음
.
• 동시 최대 접속자수란 동시에 접속 시킬 수 있는 최대 인원을 설정 -> 소켓을 몇 개 준비할 것인가와
같은 의미
.
• 소켓 개수가 작으면 클라이언트는 빈 소켓을 얻지 못하여 서비스가 지연되고, 서버가 다운 된
것처럼 느끼게 됨
.
• 사람이 많이 올 것이라 예상하여 소켓을 무작정 많이 열면 컴퓨터가 느려지고 최악의 경우 서버가
다운 됨
.
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1. 연결 설정의 어려움
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연결 설정 및 해제
• 연결설정은 CR(영어로 Connection Request)을 보냄으로서 이루어짐.
• CR을 보내고 데이터를 보내는 경우.
• CR을 보냈다고 해서 호스트 B가 연결을 허락한 것은 아님.
• 이런 상태에서 데이터가 도착하게 되면, 호스트 B는 해당 데이터를 무시.
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연결 설정 및 해제
• 호스트 A는 CR을 보내고, 호스트 B는 연결을 승낙한다는 뜻으로 CR에 대한 응답 메시지 CR_ACK를
보냄
-> 호스트 A는 CR_ACK를 받은 이후부터 데이터를 호스트 B에게 보낼 수 있음.
• 호스트 B가 보낸 CR_ACK가 정상적으로 전송되었는지를 호스트 B는 알 수 없음 -> 호스트 B가
CR_ACK를 보낸 직후에 도착하는 데이터가 호스트 A가 보낸 데이터라는 보장이 없음.
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연결 설정 및 해제
• 호스트 A는 CR을 보내고, 호스트 B는 CR에 대한 허락의 의미로 CR_ACK를 보냄 -> 호스트 A는
CR_ACK를 받았다는 증거로, 보내는 데이터에 CR_ACK_ACK를 같이 넣어 보냄(피기백킹piggy backing),
보내는 데이터가 없는 경우에는
CR_ACK_ACK만 보냄.
• CR -> CR_ACK -> CR_ACK_ACK, 3번의 합의를 거쳐 연결이 이루지는데, 이를 3방향 핸드쉐이크
3way handshake
라 부름
.
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2. 연결 설정
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연결 설정 및 해제
• TCP에서 실제로연결 설정이 이루어지는지 과정.
• TCP에서 CRConnection Request에 해당하는 필드의 이름이 SYN -> 호스트 A는 연결 설정을 위하여
SYN을 호스트 B로 보냄(호스트 A의 일련번호(seq)는 x) -> 호스트 B도 연결 설정의 허락의
의미로
SYN을 보냄(B의 일련번호(seq)는 y, ACK 번호는 x) -> 호스트 B로부터 SYN을 받으면
호스트
A는 데이터를 전송(seq = x + 1, ack = y).
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3. 연결 해제
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연결 설정 및 해제
• 연결을 해제(DRDisconnection Request) 할 때에도 서로간의 합의가 필요.
• 호스트 A는 계속적으로 호스트 B에게 데이터를 보내는 중간에 호스트 B가 일방적으로 DR을 보냄.
• DR을 보냈다는 것은 연결이 끊겠다는 의미, 이후 도착한 데이터는 모두 무시 -> 호스트 A는
데이터를 보냈지만
, 호스트 B는 그 데이터를 처리하지 못하는 문제 발생 -> 반대의 경우도
마찬가지
.
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연결 설정 및 해제
• 연결을 해제의 가장 큰 문제.
• 호스트 A가 연결해제를 위해 보낸 DR이 사라진 경우, 이때 악의적인 사용자로부터 위조된
데이터가 호스트
B에 도착 -> 호스트 B는 호스트 A가 보낸 DR이 사라졌다는 것을 알지 못하기
때문에 데이터를 처리 할 수 밖에 없음
.
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연결 설정 및 해제
• TCP에서 DRDisconnection Request에 해당하는 필드의 이름이 FIN.
• 연결 해제에도 연결설정과 똑같이 3방향 핸드 쉐이크를 사용.
• 호스트 A는 연결 해제를 위하여 FIN(seq = x)을 호스트 B로 보냄 -> 호스트 B는 연결 해제를
동의 한다는 의미로
FIN(seq = y, ack = x)을 보냄 -> 호스트 B로부터 FIN을 받으면 호스트 B
는
ACK(seq = x + 1, ack = y)을 보냄.
