TCP/IP 4계층 구조

1. 개요

TCP/IP 모델은 실제 인터넷 통신에서 사용되는 프로토콜 구조로, OSI 7계층을 4단계로 단순화한 형태

각 계층은 데이터 전송의 역할을 분담하여 하위 계층의 서비스를 이용하고 상위 계층에 서비스를 제공

TCP/IP는 실질적으로 인터넷 표준 통신 모델로 사용되고 있으며 데이터 전송의 효율성과 확장성을 고려해 설계됨.

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2. TCP/IP 4계층 구조

계층	주요 기능	데이터 단위	대표 프로토콜	대응되는 OSI 계층
4	애플리케이션 계층 (Application Layer)	사용자 서비스 제공	HTTP(웹 통신), HTTPS(보안 웹 통신), FTP(파일 전송), SMTP(이메일 발신), POP3(이메일 수신), DNS(도메인 해석), SSH(원격 접속)	5~7계층
3	전송 계층 (Transport Layer)	종단 간 신뢰성 확보	TCP(연결지향, 신뢰성 보장), UDP(비연결형, 빠른 전송)	4계층
2	인터넷 계층 (Internet Layer)	패킷 라우팅, IP 주소 관리	IP(주소 지정 및 라우팅), ICMP(오류 보고 및 진단), ARP(IP ↔ MAC 변환)	3계층
1	네트워크 액세스 계층 (Network Access Layer)	물리 매체를 통한 데이터 전송	Ethernet(유선 LAN), Wi-Fi(무선 LAN), PPP(점대점 연결)	1~2계층

 

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3. 데이터 흐름 과정

HTTP 요청을 예로 들면, 데이터는 다음과 같이 흐흠

1. 애플리케이션 계층: 브라우저가 HTTP 요청 메시지를 생성
2. 전송 계층: TCP가 데이터를 세그먼트로 분할하고 포트 번호 부여
3. 인터넷 계층: IP 주소를 이용해 패킷을 라우팅
4. 네트워크 액세스 계층: 프레임을 전기 신호로 변환해 실제 전송

수신 측에서는 반대 방향(1 → 4)으로 데이터를 복원

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4. 각 계층별 정리

① 애플리케이션 계층 (Application Layer)

항목	내용
역할	사용자에게 직접 서비스를 제공. OSI의 응용, 표현, 세션 계층 기능을 모두 포함
데이터 단위	데이터(Data)
대표 프로토콜	HTTP / HTTPS(웹 문서 전송 및 보안 통신), FTP(파일 전송), SMTP / POP3(메일 송수신), DNS(도메인 이름 해석), SSH(원격 접속)
기능 요약	애플리케이션 간 데이터 송수신, 메시지 포맷 정의
예시	사용자가 웹 브라우저를 통해 HTTP 요청을 전송할 때 동작

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② 전송 계층 (Transport Layer)

항목	내용
역할	송신지와 수신지 간 종단 간(end-to-end) 데이터 전달을 담당. 데이터 분할, 순서 제어, 오류 제어 수행.
데이터 단위	세그먼트(Segment)
대표 프로토콜	TCP(연결지향, 신뢰성 보장), UDP(비연결형, 빠른 전송)
기능 요약	포트 번호 관리, 흐름 제어, 오류 복구, 순서 재조립, 혼잡 제어
예시	웹 페이지 전송(TCP), 동영상 스트리밍(UDP), DNS 요청(UDP)

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③ 인터넷 계층 (Internet Layer)

항목	내용
역할	패킷의 논리적 주소(IP)를 이용하여 목적지까지 경로를 설정하고 전달
데이터 단위	패킷(Packet)
대표 프로토콜	IP(주소 지정 및 라우팅), ICMP(오류 보고 및 진단), ARP(IP ↔ MAC 주소 변환)
대표 장비	라우터(Router)
기능 요약	IP 주소 관리, 라우팅, 경로 선택, 패킷 단편화 및 재조립
오류 유형	IP 충돌, 라우팅 루프, TTL 만료 등

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④ 네트워크 액세스 계층 (Network Access Layer)

항목	내용
역할	실제 물리적 네트워크 매체를 통해 데이터를 전송. OSI의 물리·데이터 링크 계층 기능을 수행.
데이터 단위	프레임(Frame) / 비트(Bit)
대표 프로토콜	Ethernet(유선 LAN), Wi-Fi (IEEE 802.11)(무선 LAN), PPP(점대점 연결)
대표 장비	스위치(Switch), 허브(Hub), NIC
기능 요약	물리 신호 변환, MAC 주소 기반 통신, 오류 검출, 재전송
오류 유형	케이블 불량, 신호 감쇠, CRC 오류

 

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5. 정리

• TCP/IP는 실제 인터넷 통신의 표준 프로토콜 구조
• OSI보다 단순하지만 현실적인 모델
• 각 계층은 명확한 역할 분담을 통해 데이터 전송 효율성을 극대화

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