네트워크 통신 구조 및 처리 과정

네트워크 통신의 구조와 처리 과정을 이해하려면 데이터가 한 장치에서 다른 장치로 어떻게 전송되는지에 대한 큰 그림을 파악하는 것이 중요합니다. 네트워크 통신은 데이터를 주고받는 단계적 과정으로 이루어져 있으며, 각 단계에서는 특정 프로토콜과 계층이 서로 협력하여 데이터를 전송합니다.

이 과정을 쉽게 이해할 수 있도록, TCP/IP 모델을 기반으로 데이터가 전송되는 과정을 설명하겠습니다. 이 모델은 네트워크 통신의 구조를 4개의 계층으로 나누어 각 계층이 어떤 역할을 수행하는지 알려줍니다.

1. TCP/IP 모델의 4계층 구조

네트워크 통신에서 가장 널리 사용되는 TCP/IP 모델은 데이터를 주고받는 과정을 4개의 계층으로 나눕니다. 각 계층은 서로 협력하여 데이터가 정확하고 신뢰성 있게 전송될 수 있도록 합니다.

TCP/IP 모델의 4계층:

1. 응용 계층 (Application Layer)
2. 전송 계층 (Transport Layer)
3. 인터넷 계층 (Internet Layer)
4. 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer)

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2. 네트워크 통신의 처리 과정

예시: 사용자가 웹 브라우저에서 www.example.com에 접속하는 경우

① 응용 계층 (Application Layer): 사용자 요청 생성

• 역할: 사용자가 사용하는 네트워크 기반 애플리케이션을 관리합니다. 여기서 HTTP/HTTPS, FTP, SMTP 같은 프로토콜이 사용됩니다.
• 과정: 사용자가 브라우저에 www.example.com을 입력하면, HTTP/HTTPS 프로토콜이 웹페이지 요청을 생성합니다. 이 계층은 사용자가 요청하는 데이터를 네트워크로 전달할 수 있는 형식으로 준비합니다.

② 전송 계층 (Transport Layer): 신뢰성 있는 데이터 전송 보장

• 역할: 데이터를 안정적이고 신뢰성 있게 전송하는 역할을 합니다. 이때 TCP 또는 UDP 프로토콜이 사용됩니다.
• 과정:
  • TCP 프로토콜이 3-way 핸드셰이크라는 과정을 통해 웹 서버와의 연결을 설정합니다.
    1. SYN: 클라이언트(브라우저)가 서버에 연결을 요청합니다.
    2. SYN-ACK: 서버가 연결 요청을 수락합니다.
    3. ACK: 클라이언트가 연결이 수립되었음을 확인합니다.
  • 이후, TCP는 데이터를 작은 단위인 패킷으로 나누고, 각 패킷에 순서 정보와 오류 검출을 위한 정보를 추가합니다. 이를 통해 데이터가 순서대로 도착하고 손실되지 않도록 합니다.

③ 인터넷 계층 (Internet Layer): 경로 설정 및 데이터 전달

• 역할: 데이터를 목적지 IP 주소를 기반으로 경로 설정을 통해 전달합니다. IP 프로토콜이 주로 사용됩니다.
• 과정:
  • IP 주소를 사용해 각 패킷에 목적지 주소와 출발지 주소를 부여합니다.
  • 네트워크 상의 여러 라우터는 패킷이 최적의 경로를 통해 목적지로 이동할 수 있도록 합니다. 패킷은 각기 다른 경로로 이동할 수 있지만, 결국 목적지에서 다시 조합됩니다.

④ 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer): 물리적인 데이터 전송

• 역할: 데이터를 물리적인 네트워크 장치를 통해 전송합니다. 이 계층은 실제로 데이터를 전기 신호, 무선 신호 등으로 변환하여 네트워크를 통해 전달합니다.
• 과정:
  • 패킷은 이더넷, Wi-Fi 등 물리적인 매체를 통해 전송됩니다. 이때 MAC 주소와 같은 물리적 주소가 사용되며, 실제 케이블, 무선 전파를 통해 데이터가 이동합니다.
  • 데이터가 물리적으로 네트워크를 통해 이동하면, 수신 측에서도 이 계층에서 신호를 받아들입니다.

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3. 수신 측에서의 데이터 처리 과정

1. 네트워크 인터페이스 계층: 물리적인 신호로 전송된 데이터는 수신 측에서 다시 디지털 신호로 변환됩니다.
2. 인터넷 계층: 각 패킷의 IP 주소를 확인하여, 올바른 패킷이 목적지에 도착했는지 확인하고, 데이터의 순서가 맞지 않으면 재조합합니다.
3. 전송 계층: TCP는 패킷이 손실되지 않았는지, 오류가 없는지 확인하고, 손실된 패킷이 있으면 재전송을 요청합니다. 모든 패킷이 올바른 순서로 도착하면 데이터를 재조합합니다.
4. 응용 계층: 데이터를 최종적으로 받아들여 사용자가 요청한 웹페이지를 브라우저에 렌더링합니다. 이 과정에서 HTML, 이미지, JavaScript 등의 파일들이 로드됩니다.

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4. 각 계층의 역할 요약

1. 응용 계층: 사용자 요청을 처리하는 애플리케이션 프로토콜을 담당합니다. (예: HTTP, FTP)
2. 전송 계층: 데이터의 신뢰성 있는 전송을 보장하고, 데이터를 패킷으로 나누고 재조합합니다. (예: TCP, UDP)
3. 인터넷 계층: 패킷을 IP 주소를 기반으로 경로 설정하여 전달합니다. (예: IP 프로토콜)
4. 네트워크 인터페이스 계층: 데이터를 물리적인 신호로 변환하여 네트워크를 통해 전송합니다. (예: 이더넷, Wi-Fi)

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5. 네트워크 통신의 처리 과정 요약

1. 사용자 요청: 사용자가 웹사이트 접속을 요청하면, 응용 계층에서 데이터를 준비합니다.
2. 데이터 전송 준비: 전송 계층에서 데이터를 패킷으로 나누고, 인터넷 계층에서 목적지로 향할 경로를 설정합니다.
3. 물리적 전송: 네트워크 인터페이스 계층을 통해 데이터를 실제로 네트워크 상에서 전송합니다.
4. 수신 측 처리: 수신 측에서는 데이터를 받으면 각 계층에서 처리 과정을 거쳐 최종적으로 사용자가 요청한 데이터를 브라우저에 표시합니다.