3장 트랜스포트 계층(1)

(본 글은 “컴퓨터 네트워킹 하향식 접근” 도서 및 네트워크 프로그래밍 수업 내용을 정리한 글 입니다.)

3.1 트랜스포트 계층의 서비스 및 개요

서로 다른 호스트에서 동작하는 애플리케이션 프로세스간의논리적 통신을 제공
종단 시스템에서 동작
송신측에서 애플리케이션의 메세지를 세그먼트단위로 쪼개 네트워크 계층으로 보낸다.

각 계층별 용어가 다르다. 전송계층에서는 세그먼트, 네트워크 계층에서는 데이타 그램이라고 표현했고 각각 전달단위가 다르다.
수신측에서는 세그먼트 메세지를 받아 조립 후 애플리케이션 계층으로 보낸다.
대표적 트랜스포트 계층의 프토토콜 : TCP , UDP

물리계층, 링크계층, 네트워크 계층만 있어도 소스 - 목적지 컴퓨터 까지 데이터 전달은 가능 그러나 손실된 데이터를 복구하거나 관리해주지는 않는다.

데이터의 손실을 확인하고 복구하는 작업은 상당히 복잡한데 이를 애플리케이션에서 다 처리하게 되면 힘드니 전송계층에서 별도로 관리하는 것.

트랜스포트 계층과 네트워프 계층의 관계

네트워크 계층 : 말 그대로 컴퓨터와 컴퓨터( 호스트 간의 통신)

트랜스포트 계층 : 프로세스간의 논리적 통신

TCP와 UDP

TCP
- 순서대로 전송하고 신뢰성이 있다
- 혼잡제어, 흐름제어, 연결설정
UDP
- 손실에 대해 복구하지 않고 순서대로 보냈을 때 순서대로 도착한다는 보장이 없다
- 두 서비스 모두 지연 보장 , 대역폭 보장을 제공하지는 않는다.
  
  “내가 1분에 100M보내는 것을 보장해주세요!” 이런게 없다는 뜻

3.2 다중화/역 다중화

다중화 : 출발지 호스트의 소켓으로부터 데이터를 전달받아 모은 데이터를 세그먼트 단위로 묶고 캡슐화 작업을 마친 후 네트워크 계층으로 내려보내는 작업

이상적으로 본다면 다중화 없이 각각 연결하려는 목적지와 1:1 선을 만들면 좋겠지만 비용과 비현실적인 문제로 그렇게 하지 않고 하나로 보내는 N:1관계(MUX)

역다중화 : 반대로 세그먼트의 데이터를 올바른 소켓으로 전달하는 작업

각 IP데이터 그램에는 출발지 IP, 목적지 IP주소가 있으며 IP다이어 그램은 1개의 트랜스포트 계층 세그먼트를 전달한다.

각각의 세그먼트에는 위 그림과 같이 포트정보와 헤더 필드(체크섬 , 데이터 길이)등의 정보가 들어있는 구조.

이 정보들을 통해 세그먼트들의 데이터를 적절한 소켓으로 전달할 수 있다. (TCP, UDP에 따라 식별하는 정보는 다름)

UDP의 경우 목적지 IP주소, 목적지 포트번호를 통해 소켓을 식별한다.
즉 동일한 목적지 IP번호와 목적지 포트번호를 가지고 있다면 같은 소켓으로 전달된다.
TCP의 경우 목적지 IP주소, 목적지 포트번호, 출발지 IP주소, 출발지 포트번호를 통해 소켓을 식별한다.
서버는 동시에 여러 TCP소켓을 생성할 수 있고 각 소켓은 4자기 요소를 통해 식별된다.
웹 서버는 클라이언트마다 각각 별개의 소켓을 만든다.

persist : 웹 페이지의 글자, 문서와 같은 각 Object들을 하나의 소켓으로 가져오는 방법

non-persist : 웹 페이지의 글자, 문서와 같은 각 Object마다 TCP 연결을 생성하고 종료하며 값을 가져오는 방법

3.3 UDP(비연결형)

손실에 대해 재전송을 하지 않음
순서대로 보내도 순서대로 도착한다는 보장이 없다.
HandShaking이 없다.

TCP의 경우 손실을 찾고 재전송을 하기위해 ack정보를 주고받는다.
스트리밍 멀티미디어 어플리케이션에서 주료 사용

영상 같은 경우 수 많은 이미지 정보에 대해 손실을 찾고 재전송하게되면 딜레이가 심하다. 그러나 사람의 눈으로 볼 때 일부 프레임이 전송되지 않더라도 어색하지 않고 빠르게 보낼 수 있어서 UDP를 사용한다.
UDP를 사용하는 프로토콜로 DNS , SNMP가 있다.
UDP자체가 신뢰성이 없으므로 TCP로 바꾸거나 애플리케이션 자체에서 재전송과 관련된 로직을 구현해 신뢰성을 높일 수 있다.

체크섬

16비트 단위로 전송데이터를 자르고 각 자른 체크섬을 계속 더해나간다.
전체 더한 마지막 결과값에 대해 1의 보수를 취해 UDP의 체크섬 부분에 넣는다.
- 16비트 CRC에서 에러를 검출하지 못할 확률은 약 0.001% (정확도가 높다)
수신쪽에서 받은 데이터를 자체적으로 계산해 송신쪽에서 보낸 체크섬데이터과 일치하는지 비교한다. (다르다면 문제가 있다는 의미)

teawon