[OSI] 4계층 - 전송 계층 (Transport Layer)

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프로그램(Program): 디스크에 저장된 소프트웨어  
프로세스(Process): 실행 중인 프로그램

 

전송 계층은 송신자의 프로세스와 수신자의 프로세스를 연결하는 통신 서비스를 제공한다.
이 계층은 연결 지향 데이터스트림 지원, 신뢰성 보장, 흐름 제어, 다중화(Multiplexing) 등의 편리한 서비스를 제공한다.
가장 많이 사용되는 프로토콜은 TCP와 UDP이다.

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UDP (User Datagram Protocol)

• 비연결 지향(Connectionless)
• 연결 설정 과정 없이 데이터를 전송
• 구조가 단순하여 전송 속도가 빠르지만, 신뢰성이 낮음
• 데이터그램이 순서가 바뀌거나, 중복되거나, 손실될 수 있으며 이에 대한 통보가 없음
• 일반적으로 오류 검사나 수정이 필요 없는 애플리케이션에서 사용

대표적인 UDP 사용 예시: DNS

DNS(Domain Name System / 도메인이름의 수직적인 체계) 서버는 도메인 이름을 IP 주소로 변환해준다.
예를 들어, naver.com의 IP 주소가 123.123.123.123이라면 이 숫자를 외우긴 어렵지만, 도메인 이름 naver.com을 통해 쉽게 접근할 수 있다.
이처럼 도메인과 IP의 매핑 정보를 관리하는 것이 DNS 서버이다.

출처: https://krnic.or.kr/jsp/resources/dns/dnsInfo.jsp (DNS서버의 주소 매핑 이미지)

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TCP (Transmission Control Protocol)

• 연결 지향(Connection-oriented)
• 연결을 설정한 후 데이터를 전송
• 안정적으로, 순서대로, 오류 없이 데이터를 전달
• TCP의 신뢰성이 필요 없는 애플리케이션은 일반적으로 UDP를 사용
• TCP는 UDP보다 안전하지만 속도가 느림

TCP 플래그 비트 ⭐ (Flag bits) - TCP 패킷 중 일부

C E U A P R S F (총 8개 플래그 중 주요: U, A, P, R, S, F 중요)

• U (URG): 긴급 플래그. URG 포인터와 함께 사용 (긴급 데이터 전송 시).
• A (ACK): 승인 플래그. 패킷 수신을 확인할 때 사용 (연결 승인 시 필수). ⭐
• P (PSH): 푸시 플래그. 데이터를 버퍼링 없이 즉시 전송하도록 요청.
• R (RST): 리셋 플래그. 비정상적인 연결 상태를 초기화.
• S (SYN): 동기화 플래그. 연결 시작 시 사용. ⭐
• F (FIN): 종료 플래그. 연결 종료 시 사용.

TCP통신시 패킷 헤더의 내용

 

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TCP 통신 과정 (3-Way Handshake)

연결을 설정하기 위한 과정으로, 세 단계의 패킷 교환을 통해 클라이언트와 서버가 서로 연결을 확인한다.

1. SYN
   클라이언트 → 서버 : 연결을 요청하는 SYN 패킷 전송
   (이때 클라이언트는 "연결해도 될까요?" 요청을 보냄)
2. SYN + ACK
   서버 → 클라이언트 : 요청 수락을 의미하는 SYN + ACK 패킷 전송
   (서버가 요청을 받아들이며 "연결 가능합니다"라고 응답)
3. ACK
   클라이언트 → 서버 : 서버의 응답을 수락하는 ACK 패킷 전송
   (이로써 양쪽 연결이 확립되고 데이터 통신 준비 완료)

👉 이 3단계 과정을 3-Way Handshake라 한다.

 

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포트 번호 (Port Number)

프로세스 간 통신을 위해 사용하는 논리적 주소이다.
하나의 포트는 하나의 프로세스만 사용 가능하며,
하나의 프로세스는 여러 포트를 사용할 수도 있다.

포트 번호는 일반적으로 정해져 있지만, 반드시 지켜야 하는 것은 아니다.
예를 들어, 웹 서비스는 보통 80번 포트를 사용하지만 다른 번호를 사용해도 된다.

전체 범위: 0 ~ 65535

포트 번호 구분

1. Well-known Port (잘 알려진 포트): 0 ~ 1023
   전 세계적으로 표준 서비스들이 사용하는 포트
   • FTP: 20, 21
   • SSH: 22
   • TELNET: 23
   • SMTP: 25
   • DNS: 53
   • DHCP: 67, 68
   • TFTP: 69
   • HTTP: 80
   • HTTPS: 443
2. Registered Port (등록된 포트): 1024 ~ 49151
   특정 애플리케이션에서 사용하는 예약된 포트
   • Oracle DB: 1521
   • MySQL: 3306
   • MS 원격 데스크탑: 3389
3. Dynamic / Private Port (임시 또는 사용자 포트): 49152 ~ 65535
   일반 사용자 프로그램이 동적으로 사용하는 포트