TransportLayer

개요

전송층은 네트워크층과 응용층 사이에 위치하며, 응용층에 서비스를 제공하는 역할을 한다. 전송층은 네트워크로부터 서비스를 제공받고, 이를 이용하여 응용 프로그램 간의 데이터 전송을 처리한다.

Internet 전송층 프로토콜

TCP

• 신뢰성 있는, 순서대로 전달: TCP
  • 네트워크 혼잡 제어
  • 수신 측 흐름 제어
  • 연결 설정

UDP

• 신뢰성 없는, 순서대로 전달되지 않는: UDP
  • "최선의 노력"으로 동작하는 IP 확장
• 제공되지 않는 서비스:
  • 지연 보장
  • 대역폭 보장

TCP, UDP 가 핵심

전송층 서비스

프로세스 간 통신

전송층은 응용층의 개체인 프로세스 간 통신을 제공한다. 전송층의 주 역할은 메시지를 적절한 프로세스로 전달하는 것이다.

주소 체계: 포트 번호

• 클라이언트와 서버 간 프로세스 간 통신에서 각 프로세스는 고유한 포트 번호로 식별된다.
• 포트 번호의 범위는 0 ~ 65,535이다.
  • 잘 알려진 포트: 0 ~ 1,023
  • 등록된 포트: 1,024 ~ 49,151
  • 동적 포트: 49,152 ~ 65,535

포트 번호의 역할

• 로컬 및 원격 호스트는 IP 주소를 사용하여 식별되며, 프로세스는 포트 번호를 통해 식별된다.

---

소켓 주소

IP ad와 Port ad 같이 묶은 주소

소켓 주소는 각 종단점에서 연결을 만들기 위해 필요한 주소로, IP 주소와 포트 번호를 결합한 형태이다. 소켓은 응용 프로그램이 메시지를 전송하거나 수신할 때 사용되는 문 역할을 한다.

소켓 프로그래밍

소켓 프로그래밍은 클라이언트/서버 응용 프로그램을 구현할 때 사용되며, 이를 통해 서로 통신한다. 클라이언트는 데이터를 소켓으로 보내고, 서버는 소켓을 통해 데이터를 수신한다.

---

다중화와 역다중화

다중화 - 역다중화

다중화는 여러 응용 프로그램이 동일한 전송 계층 프로토콜을 사용할 수 있도록 하며, 역다중화는 수신된 데이터를 적절한 소켓으로 전달하는 과정이다. IP 주소와 포트 번호를 사용해 데이터가 정확한 소켓에 전달된다.

비연결형 다중화 (UDP)

• UDP는 비연결형 전송 프로토콜로, 목적지 포트 번호를 기반으로 데이터를 소켓에 전달한다.

연결형 다중화 (TCP)

• TCP는 4개의 요소(IP 주소, 포트 번호 등)를 사용하여 연결을 식별하고, 수신된 데이터를 적절한 소켓에 전달한다.

---

전송층의 흐름 제어

흐름제어

흐름 제어는 송신 측과 수신 측 간의 데이터를 조절하는 메커니즘이다. 송신 측이 데이터를 너무 빠르게 보내면 수신 측이 처리하지 못할 수 있기 때문에, 흐름 제어는 데이터를 저장할 버퍼를 이용하여 제어한다.

오류 제어

오류 제어는 전송 중 발생할 수 있는 오류를 탐지하고 수정하는 과정을 포함한다. 손상된 패킷은 폐기되고, 손실된 패킷은 재전송된다. 중복된 패킷도 확인 후 폐기한다.

---

RDT (Reliable Data Transfer)

RDT 예제 - 중요함

 

RDT는 전송층에서 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하기 위한 프로토콜이다. TCP는 RDT의 대표적인 예로, 오류 없이 데이터를 송/수신할 수 있도록 설계되었다. RDT 3.0은 ACK 신호를 기다리고, 일정 시간이 지나도 응답이 없으면 패킷을 재전송하는 방식으로 동작한다.

Stop-and-Wait 프로토콜 - 제일 기본

Stop-and-Wait는 패킷을 하나씩 보내고, 각 패킷에 대한 확인 응답(ACK)을 기다린 후에 다음 패킷을 전송하는 방식이다. 흐름 제어와 오류 제어를 제공하며, 패킷이 손실되거나 훼손되면 재전송한다.

---

파이프라이닝

파이프라이닝

 

파이프라이닝은 여러 패킷을 동시에 전송하는 방법이다. 이를 통해 전송 효율성을 크게 향상시킬 수 있다. 두 가지 파이프라인 프로토콜인 Go-Back-N과 Selective Repeat가 존재한다.

Go-Back-N

Go-Back-N

 

송신 측에서 N개의 확인되지 않은 패킷을 파이프라인에 보낼 수 있으며, 수신 측이 누락된 패킷을 발견하면 그 이후 모든 패킷을 다시 전송한다.

Selective Repeat

Selective Repeat

 

Selective Repeat는 송신 측이 누락된 패킷만 다시 전송하며, 수신 측은 순서에 맞게 도착하지 않은 패킷을 임시로 저장한다.

---

Go-Back-N과 Selective Repeat 비교

• Go-Back-N은 수신 측이 누락된 패킷을 발견하면 모든 패킷을 다시 요청하지만, Selective Repeat는 필요한 패킷만 재전송한다.
• Selective Repeat는 더 효율적이지만 구현이 복잡하다.

---

전송층의 성능 문제

전송층의 성능은 전송 속도와 대역폭, 그리고 네트워크 상태에 따라 달라진다. RDT 3.0처럼 성능이 저하되는 경우, 파이프라이닝과 같은 기술을 사용해 효율성을 높일 수 있다.