1. Transport Layer#

Transport Layer는 OSI 7계층에서 4계층에 해당한다.

L4는 Port 번호를 기반으로 호스트 내부의 어떤 프로세스와 통신할지 구분한다.

이 계층에서 데이터는 TCP 기준으로 Segment, UDP 기준으로 Datagram 단위로 다뤄진다.

[주요 역할]

• 프로세스 간 통신 구분
• Port 번호 기반 데이터 전달
• TCP를 통한 신뢰성 있는 전송
• UDP를 통한 빠른 비연결형 전송
• 흐름 제어와 혼잡 제어

2. Port#

Port는 하나의 호스트 안에서 어떤 프로세스가 데이터를 받을지 구분하기 위한 번호이다.

IP 주소가 목적지 호스트를 찾기 위한 값이라면 Port 번호는 그 호스트 안의 애플리케이션을 찾기 위한 값이다.

출발지인 49754는 클라이언트가 임의로 생성한 포트이며 운영체제가 자동으로 할당한다.

목적지인 443은 서버가 HTTPS 서비스를 제공하는 고정 포트이다.

[Port 범위]

3. Socket#

Socket은 운영체제가 제공하는 네트워크 통신의 끝점(Endpoint)이다.

프로그램은 소켓을 생성한 뒤 IP 주소, Port 번호, Protocol(TCP/UDP) 정보를 이용하여 다른 호스트와 통신한다.

1
TCP 192.168.10.5:50000  →  93.184.216.34:80

위 예시에서 192.168.10.5:50000은 클라이언트 소켓, 93.184.216.34:80은 서버 소켓을 의미한다.

같은 IP 주소를 사용하는 호스트라도 Port 번호가 다르면 운영체제는 서로 다른 프로세스로 데이터를 전달할 수 있다.

4. TCP#

TCP(Transmission Control Protocol)는 연결 지향형 전송 프로토콜이다.

데이터를 보내기 전에 연결을 수립하고, 전송 중에는 순서 보장과 재전송을 통해 신뢰성을 제공한다.

[특징]

• 연결 지향
• 신뢰성 있는 데이터 전송
• 데이터 순서 보장
• 손실 발생 시 재전송
• 흐름 제어와 혼잡 제어 지원

TCP는 속도보다 데이터가 정확히 도착하는 것이 중요한 통신에 적합하다.

5. TCP Header#

TCP Header에는 신뢰성 있는 전송을 위해 필요한 정보가 포함된다.

6. TCP Flags#

TCP Flags는 TCP 연결 상태와 제어 정보를 나타내는 값이다.

TCP 3-Way Handshake와 4-Way Handshake는 이 Flags를 이용해 연결을 수립하고 종료한다.

7. 3-Way Handshake#

3-Way Handshake는 TCP 연결을 수립하는 과정이다.

1
Client -> Server : SYN
2
Server -> Client : SYN + ACK
3
Client -> Server : ACK

1. Client가 Server에게 SYN을 보내 연결을 요청한다.
2. Server는 SYN + ACK로 요청을 수락한다.
3. Client가 ACK를 보내면 연결이 성립된다.

이 과정을 통해 양쪽은 서로 통신 가능한 상태인지 확인하고 초기 Sequence Number를 교환한다.

8. 4-Way Handshake#

4-Way Handshake는 TCP 연결을 종료하는 과정이다.

현재 이미지의 경우 서버가 즉시 종료 가능해 ACK와 FIN을 하나의 패킷으로 합쳐 보냈기에 3개로 보인다.

1
Client -> Server : FIN
2
Server -> Client : ACK
3
Server -> Client : FIN
4
Client -> Server : ACK

1. 한쪽에서 FIN을 보내 연결 종료를 요청한다.
2. 상대는 ACK로 종료 요청을 확인한다.
3. 상대도 보낼 데이터가 끝나면 FIN을 보낸다.
4. 마지막으로 ACK를 보내 연결을 종료한다.

TCP는 양방향 통신이므로 각 방향의 종료를 따로 확인한다.

9. UDP#

UDP(User Datagram Protocol)는 비연결형 전송 프로토콜이다.

TCP와 달리 연결을 수립하지 않고 데이터를 바로 전송한다.

[특징]

• 비연결형
• Header 구조가 단순함
• 전송 속도가 빠름
• 순서 보장 없음
• 손실 발생 시 자체 재전송 없음

UDP는 실시간성이 중요한 통신에 자주 사용된다.

10. UDP Header#

UDP Header는 TCP Header보다 단순하다.

UDP는 연결 관리, 순서 제어, 재전송 기능이 없기 때문에 Header가 짧고 처리 오버헤드가 낮다.

11. TCP vs UDP#

TCP와 UDP는 모두 L4 프로토콜이지만 목적이 다르다.

TCP는 정확성이 중요한 통신에 적합하고 UDP는 속도와 실시간성이 중요한 통신에 적합하다.

12. 대표 Port 번호#

자주 사용되는 서비스는 Well-Known Port를 사용한다.

Port 번호는 통신 대상 서비스나 프로세스를 구분하기 위한 값이다.