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6장 전송 계층, 오류업이 데이터를 전달하는 단계

게시 업데이트
By 이건학
11 분읽는 시간

전송계층의 역할

  • 전송계층의 역할
    • 오류를 점검하는 기능(혼잡제어, 흐름제어, 오류제어 )
    • 제대로 수신했을 때 어떤 어플리케이션에 전달해야 하는지 식별

1. 혼잡제어

  • 혼잡제어 : 네트워크로 들어가는 정보량을 조절하여 네크워크가 혼잡해지지 않게 조절 하는 방법
    • 먼저 하나의 데이터만 보내고 수신자에서 ACK가 오면 전송량을 2배증가
    • 타임아웃이 발생하면 여러개 보냈던 데이터를 줄여서 전송
    • 동일한 ACK가 여러번 오면 데이터를 줄여서 전송
    • 이후 정상적인 ACK가 돌아오면 데이터 전송량을 배수로 늘려서 전송

2. 흐름제어

  • 흐름제어 데이터 링크계층의 흐름제어(정지-대기)방식과 동일하게 ACK가 도달하면 데이터를 송신

3. 오류제어

  • 오류제어 : 확인응담과 시간초과 방법을 사용하여 오류성을 검증
    • 확인응답 : 수신자 측으로 부터 ACK라는 응답을 받지 못하면 오류로 판단
    • 시간초과 : 특정 시간내에 ACK가 없으면 세그먼트에 오류가 있다고 판단
  • 데이터 재전송
    • 데이터가 중간에 손실 될 때 : 수신자가 데이터를 받지 못하는 경우
    • 데이터의 순서가 바뀌었을 때 : 수신자가 받은 데이터를 순번과 송신자의 데이터의 순번이 다를경우
    • 데이터가 훼손 되었을 때 : 수신자가 받은 데이터의 일부 누락이 발생할 경우

3방향 핸드셰이크

  • 전송계층의 목적은 데이터를 문제없이 송신하는 것을 목표로 한다.
    • 연결형 통신 : 데이터를 정확하게 전달하는 것을 목표로, TCP프로토콜을 사용
    • 비연결형 통신 : 데이터를 효율적으로 전달하는 것을 목표로, UDP프로토콜을 사용한다.

1. TCP 통신

  • 3방향 핸드셰이크 : 장비간에 서로 통신할 준비가 되었는지 확인 하는 과정
  • 수신자와 송신자가 양쪽 모두 데이터를 전송할 준비 완료 되었음을 의미 image

    3 Way Handshake 과정

    1. 송신자가 연결 요청을 위해 SYN(Synchronize Sequece Number)임의의 숫자를 보낸다. => ….”적이요?”
    2. 수신자는 송신자에 받은 SYN에 1을 더해 ACK를 만들고, 수신자도 SYN 임임의 숫자를 보낸다. => “네”(ACK), 님은요?(new SYN)”
    3. 송신자는 수신자가 보낸 SYN에 1을 더해 ACK를 다시 보낸다. => “OKOK(ACK)”

TCP의 구조

1. TCP헤더 구조

  • 전송계층의 헤더 구조는 다음과 같다

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2. 포트번호

  • 포트번호 : 수신자의 어플리케이션 주소
  • 전송계층의 역할은 수신자의 어플리케이션과 통신하는 지를 정의 하는 곳이다.
  • 어플리케이션의 주소가 포트번호이며, 총 65,536개가 존재한다.

    • 0 - 1023번 : well-known port로 특정한 쓰임을 위해 사용되는 포트번호이다.

      포트프로토콜용도
      20FTPFTP로 데이터 전송 프로토콜
      22SSHSSH,SFTP와 같은 프로토콜
      23Talnet암호화되지 않은 텍스트 통신 프로토콜
      25SMTP이메일 전송 프로토콜
      53DNSIP주소와 도메인 이름 변환 프로토콜
      80HTTP웹페이지전송 프로토콜
      123NTP시간동기화 프로토콜
      443HTTPS암호화된 웹페이지 전송 프로토콜
    • 1024-49141번 : registered port로 기관이나 기업들이 사용하는 포트번호 이다.
    • 49152 - 65535번 : dynamic port로 일반 사용자들이 자유롭게 사용할 수 있는 포트번호이다.

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3.일련번호와 확인 응답번호

  • 일련번호 : 송신자가 수신자에게 보내려는 데이터가 몇 번째인지 알려주는 것이다.

  • 확인응답번호 : 수신자가 몇 번째 데이터를 받았는지 송신자에게 알려주는 역할을 한다.

    예시
    보내야할 총 데이터 크기 : 1500byte
    패킷의 크기 : 500byte
    패킷의 크기 : 한번에 보낼 수 있는 데이터의 최대 크기

    • 예시의 경우 총 3번을 송신해야한다.
    • 처음 보내는 데이터의 일련번호 : 1
    • 두번째 보내는 데이터의 일련번호 : 501
    • 세번재 보내는 데이터의 일련번호 : 1001
      1. 송신자는 500바이트의 데이터를 수신자에게 보낸다. 이때 3방향 핸드셰이크 연결과정에서 일련번호를 부여 받는다.(일려번호는 랜덤으로 생성)
      2. 수신자는 500바이트를 받았기 때문에 확인 응답번호는 받은데이터크기 + 일련번호가 된다.
      3. 송신자에게 확인응답번호를 전송하고 다음 패킷을 받는다.
      4. 2-3과정을 반복한다. image

4. 윈도우 크기

  • 윈도우크기 : 송신자가 한번에 보낼 수 있는 데이터의 최대크기를 말한다.
  • 수신자가 받을 수 있는 데이터의 양을 확인 후 데이터를 송신해야 한다.
  • 송신 할 수 있는 데이터의 크기 > 수신 할 수 있는 데이터의 크기 => 데이터 누수 발생
  • TCP과정에서 서로의 윈도우 크기를 확인한다.

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5. 코드비트

  • 코드 비트에는 데이터의 설정 값들을 저장한다.

  • 기본값은 0이며, 비트가 활성화 되면 1이 도니다.

    항목설명
    TRUG긴급 처리 데이터가 있음
    ACK확인응답번호 사용
    RSHTCP가 받은 데이터를 상위계층에 전달
    RST연결재설정
    SYN연결을 초기화 하기 위해 순서번호를 동기환
    FIN데이터 송신 종료

    TCP통신이 처음 연결할때의 코드 비트

    TURGACKRSHRSTSYNFIN
    010010

UDP의 구조

  • 데이터 송신의 효율성에 초점을 맞추는 통신프로토콜로 수신자 측의 오류를 검증 하지 않는다.
  • 전송속도가 빠르다. 브로드캐스트에서 주로 사용된다.

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1. UDP헤더의 구조

  • TCP헤더의 구조에 비해 축약된 정보만을 포함하고 있다.

  • 신뢰성을 보장하지는 못한다.

    image

    항목설명크기
    송신자포트번호데이터를 보낼 때 사용되는 애플리케이션의 포트번호16비트
    수신자포트번호데이터를 받을 애플리케이션의 포트번호16비트
    헤더길이UDP헤더와 데이터를 합한 총길이16비트
    검사합데이터의 무결성 검사(오류검사)용동16비 트

전송계층에서 사용하는 로드밸런서

  • 로드밸런서(Load Balancer) : 여러대의 서버를 두고 사용자가 한쪽으로 몰리는 것을 분산시켜주는 장치
  • 스케일 아웃(Scale Out) : 서버를 여러대로 늘리는 것을 말한다.
  • 로드밸런싱(Load Balancing) : 부하를 분산시키는 작업을 말한다.

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1. 로드밸런싱의 종류

  • 라운드로빈(Round Robin) : 각서버를 순회하면서 연결 처리를 하는 방법으로 가장 기본 적인 방법
  • 가중 라운드로빈 (Weighted Round Robin) : 각 서버별로 순회 연결을 하지만, 일부 서버는 큰 트래픽 전용 담당으로 배정하는 방법
  • 랜덤(Random) : 무작위로 분배되는 방법
  • 해시(Hash) : 특정클라이언트는 특정 서버만 처리하는 방법
  • 포트(Port) : 특정 포트로 연결을 요청하면, 특정 서버로 연결되게 하는 방식
network
network, sc기초
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