tcp/ip 프로토콜 ( tcp/ip protocol suite)

TCP/IP TCP/IP 프로토콜프로토콜((TCP/IP Protocol Suite)TCP/IP Protocol Suite)

한남대학교 컴퓨터공학과이 재 광

2HANNAM UNIVERSITYHttp://netwk.hannam.ac.kr

목차목차

제 제 1 1 장 개요장 개요

제 제 2 2 장 장 OSI OSI 모델과 모델과 TCP/IP TCP/IP 프로토콜프로토콜

제 제 3 3 장 기반 기술장 기반 기술

제 제 4 4 장 장 IP IP 주소지정주소지정

제 제 5 5 장 서브넷팅과 슈퍼넷팅장 서브넷팅과 슈퍼넷팅

제 제 6 6 장 장 IP IP 패킷 전달과 라우팅패킷 전달과 라우팅


목차목차

제 제 7 7 장 인터넷 프로토콜 장 인터넷 프로토콜 : : IPIP

제 제 8 8 장 장 ARPARP 와 와 RARPRARP

제 제 9 9 장 장 ICMPICMP

제 제 10 10 장 장 IGMPIGMP

제 제 11 11 장 장 UDPUDP

제 제 12 12 장 전송 제어 프로토콜장 전송 제어 프로토콜 ((TCP)TCP)


1.1 프로토콜 (protocol) 과 표준 (standard)

1.2 표준 기구

1.3 인터넷 표준

1.4 인터넷 관리

1.5 간략한 역사

1.6 요약

제 제 1 1 장 개요장 개요


인터넷 (Internet) 구조적이고 조직적인 시스템 인터넷 동작 과정과 TCP/IP 에 대한 이해 필요

프로토콜 (Protocol) 과 표준 (Standards) 컴퓨터통신은 서로 다른 시스템에 있는 개체

(entity) 간에 이루어지며 , 개체는 정보의 송수신에 관한 모든 일을 담당

데이터 통신을 위한 규칙의 집합으로 무엇을 , 어떻게 , 그리고 언제 통신할 것인가를 규정

합의된 규칙

1.1 1.1 프로토콜과 표준프로토콜과 표준


1.1 1.1 프로토콜과 표준프로토콜과 표준 (( 계속계속 ))

프로토콜의 주요 요소1. 구문 (Syntax)

데이터 구조나 형식 , 데이터가 표현되는 순서를 의미 ( 예 ; 처음 8 비트 – 송신자 주소 , 두 번째 8 비트 – 수신자 주소 , 나머지 – 메시지 )

2. 의미 (Semantics) 비트들의 영역별 의미로서 특정 패턴을 어떻게 해석하고

이를 기반으로 어떤 동작을 할 것인가를 결정 ( 예 ; 주소 – 목적지나 선택되어지는 경로 )

3. 타이밍 (Timing) 언제 데이터를 전송하고 얼마나 빠른 속도로 전송할

것인가 ?


1.1 1.1 프로토콜과 표준프로토콜과 표준 (( 계속계속 ))

표준 (Standard)교역과 국제적인 통신에 필요한 상호 연결성을

확보하기 위해 제조업체 , 판매업체 , 정부기관 및 기타 서비스 업체에게 지침을 제공

사실 (de facto) 표준 공인된 기관에서 승인된 것은 아니지만 폭 넓게

사용됨으로써 표준으로 채택 , 주로 새로운 상품이나 기술의 기능성 규정하고자 하는 제조업체에 의해 만들어짐

법률 (de jure) 표준 공인된 기관에 의해 제정된 표준


1.2 1.2 표준 기구표준 기구

국제 표준 기구 (ISO)International Standards Organization

각국의 표준제정위원회에서 선정된 위원들로 구성된 다국적 기구

1947 년 창설 ( 현재 82 개국 회원 )

상호 호환성 , 품질 개선 , 생산성 향상 , 가격 저하를 위한 모델 제공

과학 , 기술 , 경제 분야 헌신OSI(Open System Interconnection) 모델www.iso.ch


1.2 1.2 표준 기구표준 기구 (( 계속계속 ))

국제전기통신연합 (ITU-T)

International Telecommunications Union

UN 산하기구

CCITT(Consultative Committee for International

Telegraphy and Telephony) 후신

일반 전기통신 , 전화 , 데이터 통신 시스템 표준

www.itu.int



미국립표준협회 (ANSI)

American National Standards Institute

비영리 법인

미국과 미국 시민들의 복리를 위한 활동 수행

미국의 임의 표준 국가조정 기구

www.ansi.org



전기전자공학회 (IEEE)

Institute of Electrical and Electronics Engineers

세계에서 가장 규모가 큰 전문공학 학회

전기공학 , 전자공학 , 무선공학 , 컴퓨터와 통신의

국제 표준 개발

www.ieee.org



전자산업협회 (EIA)Electronic Industries Association

전자산업 발전을 위해 설립된 비영리기관

데이터통신의 물리적인 연결 인터페이스와 전자신호 규격 규정

www.eia.org



포럼 (Forum)신기술을 시험 , 평가 , 표준 제정프레임 중계 (frame relay) 포럼

북미 , 유럽 , 환태평양 지역을 대표하는 40 여 개국 회원 논의 안건 : 흐름 제어 , 캡슐화 , 변환 , 멀티캐스팅

결과는 ISO 에 제출

ATM 포럼 사설교환기 및 중앙 교환국 업체 중심 상호 운용성을 위한 서비스에 대한 표준화



법규기관연방통신위원회 (Federal Communications

Commission)

미국의 모든 통신 기술 통제

라디오 , 텔레비전 , 유선통신을 조정하여 공공의 이익을 보호

통신과 관련된 미국내 및 국제 교역에 관한 권한


1.2 1.2 표준 기구표준 기구 (( 계속계속 ) - ) - 국내 표준 기관국내 표준 기관

한국정보통신기술협회 (TTA)http://www.tta.or.kr

1988 년 12월 설립

통신 사업자 , 산업체 , 학계 , 연구기관 및 단체 등의 상호 협력과 유대강화

국내외 정보통신분야의 최신 기술 및 표준에 관한 각종 정보 수집 , 조사 연구 및 보급 • 활용

정보통신 산업 및 기술 진흥과 국민 경제 발전에 기여



한국산업표준원 (KISI)http://www.kisi.or.kr

산업표준 연구 개발표준화 국제 협력 및 진흥북한 표준 연구정보산업 표준화자본재 표준화KSSN( 한국 표준 정보망 ) 운영



한국전자통신연구소 표준연구센터http://pec.etri.re.kr

1989 년 ETRI 내에 설립초고속 정보통신 기반을 위한 표준 / 규격 / 기준

관련 기술의 연구 개발 주도정보통신 산업체 중심의 표준화 활동 기반 조성핵심 표준 기술의 산업체 이전 및 제공국내 표준 활동 강화를 통한 정보통신 시장의 균형적인 발전 및 활성화



한국전자거래진흥원 (KEB)

http://www.keb.or.kr

Korea EDI/EC Board

한국 표준 전자문서 (KEDIfact) 제정 , 고시

세계 전자문서 표준인 UN/EDIFACT 보급과

제정활동 참여

전자 거래 실현에 필요한 표준 연구개발


1.3 1.3 인터넷 표준인터넷 표준

인터넷을 통하여 완전한 시험을 거쳐 사용되는 규격

반드시 지켜야 하는 협약된 규약인터넷 드레프트 (Internet draft) 로 시작하여 상태에 따라 완성된 처리 절차를 가짐

인터넷 드레프트는 6 개월의 유효기간을 갖는 작업 문서

드레프트를 RFC(Request for Comment) 로 발간 (

문서번호 지정 )

완성 단계를 거친 후에 요구수준에 따라 분류


1.3 1.3 인터넷 표준인터넷 표준 (( 계속계속 ))

RFC 완성 단계



완성 단계제안 표준 (proposed standard)

인터넷 공동체를 통하여 많은 노력과 충분한 논의를 거친 안정된 규격

드레프트 표준 (draft standard) 적어도 2 번의 독자적인 성공과 상호 운용성이 이루어진 규격 문제점은 계속적으로 수정이 이루어짐

인터넷 표준 (internet standard) 구현이 완전히 이루어진 규격



기록 단계 (historic) 인터넷 표준이 되기 위한 단계를 통과하지 못한 규격 역사적인 면에서 중요한 의미를 가짐

실험 단계 (experimental) 인터넷 운영에 영향을 주지 않고 실험적인 작업 규격 인터넷 서비스 기능으로 구현되지 않을 수도 있음

정보 제공 (informational) 인터넷과 관련된 일반적이고 역사적인 튜토리얼 정보



요구 단계



요구 단계요구 (required)

모든 인터넷 시스템에서 최소한의 적합성 구현 예 : IP, ICMP, TELNET

권고 (recommended)최소한의 적합성이 요구되지 않음 유용성이 있기 때문에 권고 예 : FTP



선택 (elective) 요구도 권고 되지도 않은 등급으로 시스템에 유익할 경우

사용

사용 제한 (limited use) 제한된 상황에서만 사용 ( 실험 단계 RFC)

미권고 (not recommended) 일반적인 용도에 적합하지 않은 것 ( 기록 단계 RFC)


1.4 1.4 인터넷 관리인터넷 관리

인터넷 조직

※부록 K 참조


1.4 1.4 인터넷 관리인터넷 관리 (( 계속계속 ))

ISOC(Internet Society)

1992 년 설립

국제적인 비영리단체

인터넷 표준 제정 지원

IAB, IETF, IRTF, IANA등의 인터넷 단체 관리 및

지원

인터넷과 관련된 학술 활동 및 연구 담당



IAB(Internet Architecture Board)

ISOC 를 위한 기술 자문 위원회

TCP/IP 프로토콜 그룹의 지속적인 개발 감독

인터넷 공동체 연구원들에게 기술적인 조언 제공

IETF 와 IRTF 를 통하여 수행

RFC 문서 편집 관리

다른 관련 기관과의 대외적인 창구 담당



IETF(Internet Engineering Task Force)IESG(Internet Engineering Steering Group) 에 의해

관리되는 작업 그룹

운영상의 문제점 파악 , 해결책 제공

인터넷 표준 규격 개발 , 검토

현재 9 개의 작업반 (working group) 활동

(applications, internet protocols, routing, operations, user

services, network management, transport, IPng, security)



IRTF(Internet Research Task Force)IRSG(Internet Research Steering Group) 에 의해 관리

되는 작업 그룹

인터넷 프로토콜과 응용 , 구조 , 기술과 관련된 장기간 연구 주제를 중점적으로 다룸



IANA(Internet Assigned Numbers Authority)1998 년 10월까지 인터넷 도메인 네임과 주소

관리 책임

NIC(Network Information Center)TCP/IP 프로토콜에 관련 정보 수집과 분배 책임

KRNIC(Korea Network Information Center)www.krnic.or.kr


1.5 1.5 간략한 역사간략한 역사

1967 년 : 미국방성의 ARPA(Advanced Research Projects Agency) 에서 각 호스트를 IMP(Interface Message Processor)라는 특정 컴퓨터에 연결하는 아이디어 제안

1969 년 : IMP 를 통하여 4 개의 노드 (UCLA, UCSB, SRI, UU)를 연결하는 ARPANET 설립 , NCP(Network Control Protocol)라는 소프트웨어가 호스트간의 통신 제공

1973 년 : TCP/IP 개발 시작 (Vint Cerf, Bob Kahn 등 )

1977 년 : 인터넷에서 TCP/IP 시험 (ARPANET, 패킷 라디오 , 패킷 위성 )

1978 년 : UNIX 를 교육 / 연구 사이트에 배포 (네트워크 소프트웨어 포함 )


1.5 1.5 간략한 역사간략한 역사 (( 계속계속 ))

1981: CSNET 설립 (NSF 지원 )1983: TCP/IP 가 ARPANET 의 공식적인

프로토콜이 됨1983: MILNET 설립1986: NSFNET 설립 ( 미국 전역에 T1 라인 백본

제공 )1990: ARPANET 해체 , NSFNET 로 대체1991: Wais 시작 , Gopher 시작1992: WWW(World Wide Web) 시작 , Veronicar 시작1993: InterNIC 창설현재 : 195 개국 , 2천 9백만대 이상 호스트

컴퓨터가 연결되어 있는 최대 통신망으로 발전



ANSNET(Advanced Network and Service)IBM, Merit, MCI 사가 공동으로 설립한 네트워크고속 인터넷 백본 구축



오늘날의 인터넷



1982 년 서울대와 KIET( 전자통신연구소의 전신 ) 간의 TCP/IP 로 SDN 시작1982 년 서울대와 KIET( 전자통신연구소의 전신 ) 간의 TCP/IP 로 SDN 시작

1983 년 미국으로 UUCP Dial-up 연결1983 년 미국으로 UUCP Dial-up 연결

1984 년 유럽으로 X.25 를 이용한 UUCP 연결1984 년 유럽으로 X.25 를 이용한 UUCP 연결

1987 년 교육연구전산망 추진위원회 구성1987 년 교육연구전산망 추진위원회 구성

1988 년 연구전산망 기본 계획 확정1988 년 연구전산망 기본 계획 확정

교육망이 BITNET 과 연결교육망이 BITNET 과 연결

국내 인터넷 역사



1990 년 HANA/SDN 이 인터넷에 56Kbps 로 연결1990 년 HANA/SDN 이 인터넷에 56Kbps 로 연결

1991 년 연구전산망이 인터넷에 56Kbps 로 연결1991 년 연구전산망이 인터넷에 56Kbps 로 연결

1993 년 HANA/SDN 이 56Kbps 에서 256Kbps 로 확충1993 년 HANA/SDN 이 56Kbps 에서 256Kbps 로 확충

1994 년 한국통신 , 데이콤에서 인터넷 상용 서비스 시작1994 년 한국통신 , 데이콤에서 인터넷 상용 서비스 시작

1995 년 INET탄생 , 나우콤에서 인터넷 상용 서비스 시작1995 년 INET탄생 , 나우콤에서 인터넷 상용 서비스 시작

현재 700 개의 ISP(Internet Service Provider), 46 만개 호스트 서버2,500 만명 이상 사용자가 인터넷에 연결

현재 700 개의 ISP(Internet Service Provider), 46 만개 호스트 서버2,500 만명 이상 사용자가 인터넷에 연결



전세계 인터넷 접속도


1.5 1.5 간략한 역사간략한 역사 (( 계속계속 )) 국내 인터넷 이용자 수



국내 인터넷 현황


1.5 1.5 간략한 역사간략한 역사 (( 계속계속 )) 국내 ISP 현황


1.5 1.5 간략한 역사간략한 역사 (( 계속계속 )) 국내 인터넷 연결 현황

http://stat.nic.or.kr/network/m/2002/06.html


2.1 OSI 모델

2.2 OSI 모델의 계층

2.3 TCP/IP 프로토콜

2.4 주소지정

2.5 TCP/IP 버전

2.6 요약

제 제 2 2 장 장 OSI OSI 모델과 모델과 TCP/IP TCP/IP 프로토콜프로토콜


Open System Interconnection

ISO 7498 OSI Basic Reference Model

모든 종류의 컴퓨터 시스템간 통신을 가능하게

하는 네트워크 설계를 위한 계층 구조

서로 연관된 7 계층으로 구성

2.1 2.1 OSI OSI 모델모델


2.1 2.1 OSI OSI 모델모델 (( 계속계속 ))

OSI 모델



OSI 계층 구조



OSI 모델을 이용한 교환


2.2 2.2 OSI OSI 모델의 계층모델의 계층

물리계층 (physical layer)물리적인 매체를 통하여 비트 스트림을

전송하는데 필요한 기능 제공


2.2 2.2 OSI OSI 모델의 계층모델의 계층 (( 계속계속 ))

물리계층의 주요 기능장치와 전송 매체간의 인터페이스 특성과 전송

매체 유형 규정비트 표현 방법 ( 부호화 유형 )

데이터 전송 속도비트의 동기화 ( 송수신자간 클럭 )

회선 구성 (점대점 , 다중점 )

접속형태 (mesh, star, ring, bus, tree)

전송 모드 (simplex, half-duplex, full-duplex)



데이터링크계층 (data link layer)



데이터링크층의 주요 기능프레임 (frame) 구성

물리 주소 지정

흐름 제어

오류 제어

접근 제어



네트워크계층 (network layer)패킷 (packet) 을 네트워크를 통하여 발신지에서

목적지까지 전달 책임



네트워크계층 주요 기능논리 주소 지정

라우팅



전송계층 (transport layer)발신지에서 목적지까지 전체 메시지 전달기능

제공



전송계층 주요 기능서비스 지점 주소지정 ( 포트 주소 )

분할과 재조립

연결 제어

흐름 제어

오류 제어



세션계층 (session layer)통신 시스템간의 상호 대화 설정 , 유지 , 동기화

기능 제공



세션계층의 주요 기능대화 제어 ( 반이중 , 전이중 )

동기화 (검사점 추가 )



표현계층 (presentation layer)



표현계층의 주요 기능변환

암호화

압축



응용계층 (application layer)사용자나 소프트웨어를 네트워크에 접근

가능하도록 하는 기능 제공



응용계층 주요 기능네트워크 가상 터미널

파일 접근 , 전송 및 관리

우편 서비스

디렉토리 서비스


2.3 2.3 TCP/IP TCP/IP 프로토콜프로토콜

TCP/IP 와 OSI 모델


2.3 2.3 TCP/IP TCP/IP 프로토콜프로토콜 (( 계속계속 ))

TCP/IP 프로토콜1. 물리계층과 데이터링크계층

기존의 모든 표준과 기술적인 프로토콜 지원

2. 네트워크 계층 인터넷 프로토콜 (IP) : host-to-host protocol

주소변환 프로토콜 (ARP)

역주소변환 프로토콜 (RARP)

인터넷 제어 메시지 프로토콜 (ICMP)

인터넷 그룹 메시지 프로토콜 (IGMP)


2.3 2.3 TCP/IP TCP/IP 프로토콜프로토콜 (( 계속계속 ))

3. 전송계층 사용자 데이터그램 프로토콜 (UDP)

전송 제어 프로토콜 (TCP)

4. 응용계층 OSI 모델의 세션 , 표현 , 응용층을 합친것


2.4 2.4 주소지정주소지정

TCP/IP 에서 사용하는 주소


2.4 2.4 주소지정주소지정 (( 계속계속 ))

TCP/IP 에서 주소와 계층간의 관계



물리 주소링크 주소WAN 이나 LAN 에서 정의된 노드의 주소이더넷 네트워크 인터페이스 카드 (NIC) 6바이트

(48 비트 ) 주소유니캐스트 (unicast), 멀티캐스트 (multicast),

브로드캐스트 (broadcast)



물리 주소



인터넷 주소현재 인터넷에 연결된 호스트 식별 : 32 비트 주소

체계유니캐스트 , 멀티캐스트 , 브로드캐스트



IP 주소



포트 주소프로세스를 식별하는 주소


2.5 2.5 TCP/IP TCP/IP 버전버전

버전 4(IPv4)주소 공간 : 32 비트 (4 바이트 )

버전 5OSI 모델을 기반으로 한 제안 : 제안 수준에서 멈춤

버전 6(IPv6)주소 공간 : 128 비트 (16 바이트 ) : IPng – 차세대 IP네트워크계층에서 인증 , 무결성 , 기밀성 제공오디오와 비디오 같은 실시간 데이터 전송


3.1 전송매체

3.2 근거리 통신망

3.3 교환

3.4 광역 통신망

3.5 연결 장치

3.6 요약

제 제 3 3 장 기반 기술장 기반 기술


3.1 3.1 전송매체전송매체

전송매체

유도매체 비유도매체

Transmissionmedia

Transmissionmedia

Unguidedmedia

Unguidedmedia

Guidedmedia

Guidedmedia


3.1 3.1 전송매체전송매체 (( 계속계속 ))

유도매체



꼬임쌍선 케이블 (twisted-pair cable)

비차폐 꼬임쌍선 케이블 차폐 꼬임쌍선 케이블

Twisted-Pair CableTwisted-Pair Cable

Shielded Twisted-Pair Cable

Shielded Twisted-Pair Cable

Unshielded Twisted-PairCable

Unshielded Twisted-PairCable

꼬임쌍선 케이블



비차폐 꼬임쌍선 케이블 (UTP)통신매체로서 가장 많이 사용케이블의 주파수는 음성 및 데이터 전송에 적합



5 개의 비차폐 꼬임쌍선으로 된 케이블



UTP 케이블 등급

EIA 에서 품질에 따라 등급을 규정하는 표준개발

범주 1(Category 1) : 전화시스템에 사용

범주 2(Category 2) : 4MHZ까지 요구되는 디지털 데이터와

음성 전송

범주 3(Category 3) : 16MHZ 에서 요구되는 데이터 전송





차폐 꼬임쌍선 케이블 (STP)각 절연 도선쌍을 덮고있는 금속박이나 망사형 피복전자기적인 잡음의 침투 예방UTP 보다 가격이 비싸다



동축케이블원통형 중심 도선 ( 내부 절연체 )금속박 , 꼬인 끈 등으로 된 외부 절연체각 절연체는 외피로 보호전체 플라스틱은 플라스틱 피복에 의해 보호



광섬유 (Optical Fiber)유리나 플라스틱으로 만들어지며 빛의 형태로

신호 전송



광섬유 케이블



광섬유 케이블 유형

장점 : 잡음 저항력 , 낮은 신호 감쇠 , 높은 대역폭단점 : 가격이 비싸고 설치와 유지보수가 어렵고 깨지기 쉽다

Fiber Type Core(microns) Cladding(microns)

62.5/125 62.5 125

50/125 50 125

100/140 100 140

8.3/125 8.3 125



비유도 매체 (unguided media)물리적인 도체를 사용하지 않고 전자기파 전송


3.2 3.2 근거리 통신망근거리 통신망 ((LAN)LAN)

제한된 지역의 독립적인 장치들이 서로 통신할 수

있는 데이터통신 시스템

이더넷 (Ethernet)

토큰 링 (Token Ring)

FDDI(Fiber Distributed Data Interface)


3.2 3.2 근거리 통신망근거리 통신망 ((LAN)(LAN)( 계속계속 ))

이더넷접근방법 : (CSMA/CD ; Carrier Sense Multiple

Access with Collision Detection)



주소 지정네트워크 인터페이스 카드 (NIC) : 6 바이트 주소

지정

데이터 전송률1Mbps 에서 10Mbps 데이터 전송속도 제공고속 이더넷 : 100Mbps 지원

프레임 형식



프레임 필드Preamble : 수신측에 프레임 도착 통지 , 시스템 타이머 동기 맞춤Start frame delimiter : 프레임 시작을 알림Destination address : 다음 국의 물리 주소Source address : 이전 국의 물리 주소Type : 데이터 유형 지정Data : 상위층으로 부터 받은 데이터 , 46 ~ 1,500바이 트 사이Cyclic redundancy check : 오류 검출



구현 (Implementation)10BASE5 : thick Ethernet

10BASE2 : thin Ethernet

10BASE-T : 꼬임쌍선 Ethernet

고속 이더넷 : Fast Ethernet



10BASE5 : thick Ethernet



10BASE2 : thin Ethernet



10BASE-T : twisted pair Ethernet



고속 이더넷 (Fast Etherent)고속 전송률이 요구되는 응용에 적합

CAD, 영상처리 , 실시간 오디오 , 비디오 등

100Mbps 속도 제공

이더넷의 충돌 영역을 1/10 로 감소 , 속도는 10배 증가

100BASE-T4, 100BASE-XT, 100BASE-XF



토큰 링토큰 전달 접근 방법



주소 지정 : NIC 에 기록된 6 바이트 주소

전송률 : 4Mbps, 16Mbps

프레임 형식



데이터 프레임Start delimiter : 수신 국에 프레임 도착을 알림Access control : 우선 순위와 예약 정보Destination address : 다음 국의 물리 주소Source address : 이전 국의 물리 주소Data : 4,500바이트까지의 데이터CRC : 오류 검출용End delimiter : 송신 데이터 종료Frame status : 프레임 수신 표시



토큰 프레임SD, AC, ED 로 구성

중지 프레임SD, ED 로 구성



구현



FDDI(Fiber Distributed Data Interface)전송 방법 : 토큰 전달전송률 : 100Mbps 지원프레임 형식



프레임 형식Start delimiter : 시작 플래그Frame control : 프레임 형식Destination address : 다음 국의 물리 주소Source address : 이전 국의 물리 주소Data : 4,500까지 전달CRC : 오류 검출용End delimiter : 데이터의 끝과 제어 정보Frame status : 프레임 수신을 나타냄



토큰 링 구현


3.3 3.3 교환교환 ((switching)switching)

회선 교환 (circuit switching)

패킷 교환 (packet switching)

메시지 교환 (messages switching)


3.3 3.3 교환교환 ((switching)(switching)( 계속계속 ))

회선 교환



패킷 교환데이터그램 방식



패킷 교환가상회선 방식


3.4 3.4 광역 통신망광역 통신망 ((WAN)WAN)

점 - 대 -점 프로토콜

X.25

프레임 릴레이

비동기 전송 매체 (ATM)


3.4 3.4 광역 통신망광역 통신망 ((WAN)(WAN)( 계속계속 ))

점 -대 - 점 프로토콜 (point-to-point : PPP) 비동기 모뎀 링크 또는 고속 동기 임차 선로를

이용한 데이터 통신용

PPP 프레임



X.25가장 많이 사용되고 있는 패킷 교환 프로토콜1976 년 ITU-T 에 의해 개발DTE 와 DCE 간의 인터페이스



패킷 모드 단말장치가 데이터 교환을 위한 패킷 네트워크에 연결하는 방법 규정

연결 설정 , 유지 , 해지에 필요한 절차 규정수신자부담 , 직접 호출 , 제어 지연과 같은 facility

기능 제공가상 회선 패킷 교환 방식



X.25 패킷 구조 물리층 (physical layer)

X.21, X.21bis 프로토콜 사용

데이터 링크층 (link access procedure, balanced

layer, LAPB)

비트 중심 프로토콜

네트워크층 (packet layer protocol, PLP)

연결 , 설정 , 데이터 전송 , 연결 해지 기능



X.25 패킷과 프레임



패킷 필드일반 형식 식별자 (GFI, General formal identifier)

헤더에 대한 일반적인 정보

논리채널 그룹 정보 (LCGN, Logical channel group number) 가상 회선 번호의 첫 번째 부분

논리채널 번호 (LGN, Logical group number) 가상회선 번호의 두 번째 부분

제어 (Control) 흐름 제어와 오류 제어



프레임 중계 (Frame Relay)X.25 의 단점

데이터링크 층과 네트워크 층의 오류 검출과 흐름 제어 마지막 목적지로부터 확인을 받을 때까지 원본 패킷 보유 트래픽의 ¼ 이 메시지 데이터 개발할 당시 오류 발생률이 높은 전송 매체

개선책 데이터링크 층에서 오류검사나 확인응답요구 않음 오류 검사는 네트워크나 전송 층에서 수행



X.25 와 프레임 중계 비교



프레임 중계 프레임 형식



프레임 형식DLCI(Data Link Connection Identifier)

CR(Command/Response)

EA(Extended Address)

FECN(Forward Explicit Congestion Notification)

BECN(Backward Explicit Congestion Notification)

DE(Discard Eligibility)



프레임 릴레이 동작



비동기전송방식 (ATM)

Asynchronous Transfer Mode

ATM Forum 에서 설계 (셀 중계 프로토콜 )

ITU-T 에서 채택

ATM 과 B-ISDN 조합이 전 세계의 네트워크를

초고속으로 연결



쉘고정된 크기 (53바이트 ) 의 작은 데이터 단위인 셀

(cell) 이용



쉘 중계



계층 구조



응용적용계층 (AAL:Application Adaptation Layer)

기존 네트워크의 ATM 연결 허용

상위 계층의 서비스를 ATM cell 로 변환

모든 종류의 데이터 ( 소리 , 데이터 , 오디오 ,

비디오 ) 처리

가변 또는 고정 전송률 처리



AAL1고정 비트 전송률 정보 전달 응용 지원디지털 전화 네트워크 (DS-3, E-1) 의 ATM 연결 허용



수렴 부계층 비트열을 47바이트로 나누어 SAR 부계층으로 보냄

분할과 재조립 부계층 CS 로부터 47바이트를 받아서 1바이트 헤더를 더함 48바이트 데이터 단위를 ATM 계층으로 보냄헤더의 구성 (1byte)

수렴 부계층 식별자 (CSI) : 신호처리 사용예정 순서 카운트 (SC)

순환 중복 검사 (CRC)

패리티 (P)



AAL2가변 비트 전송률 응용 지원농구 경기 중계와 같은 고속 데이터 전송률 지원



수렴 부계층 비트열은 45바이트 단위로 나누어 SAR 계층에 보냄

분할과 재조립 부계층 CS 로부터 45바이트를 받아서 1바이트 헤더와 2바이트

트레일러를 더함

헤더와 트레일러 구성 수렴 부계층 식별자 (CSI)

순서 카운트 (SC)

정보 형태 (IT)

길이 지시자 (LI)

순환 중복 검사 (CRC)



AAL3/4AAL3 – 연결중심 데이터 서비스 지원AAL4 – 비연결형 서비스 지원



수렴 부계층 상위계층 (SMDS, 프레임 중계 등 ) 으로부터 65,535(216 – 1) 바이트 보다 적은 패킷을 받아서 헤더와 트레일러를 더함

44바이트 데이터 단위로 나누어 SAR 에 보냄 CS 헤더와 트레일러 영역

• 형태 (T)

• 시작태그 (BT)

• 버퍼 할당 (BA)

• 패드 (PAD)

• 정렬 (AL)

• 끝 태그 (ET)

• 길이 (L)



분할과 재조립 부계층 44바이트 데이터를 받아서 2바이트 헤더와 2바이트

트레일러를 더하여 ATM 계층으로 보냄헤더와 트레일러 영역

• 세그먼트 형태 (ST)

• 수렴 부계층 식별자 (CSI)

• 순서 카운트 (SC)

• 다중화 식별 (MID)

• 길이 지시자 (LI)

• 순환 중복 검사 (CRC)



AAL5단순하고 효과적인 응용층 (SEAL) 지원점대점 연결을 이용하는 ATM 백본과 LAN다중화 기능이 없으므로 순서화나 오류정정

메커니즘이 불필요



수렴 부계층 상위계층으로부터 65,535 바이트까지의 데이터를 받아서 8바이트의 트레일러를 더함

48바이트 세그먼트 단위로 나누어서 SAR 계층으로 보냄 트레일러 영역

패드 사용자 대 사용자 ID(UU) 형태 (T)길이 (L) 순환중복검사 (CRC)

분할과 재조립 48바이트를 ATM 계층으로 보냄



ATM 계층라우팅 , 트래픽 관리 , 교환 , 다중화 서비스 제공48바이트를 받아서 5바이트 헤더를 덧붙임



ATM 헤더 영역



헤더 필드일반 흐름 제어 (CFC)

가상경로 식별자 (VPI)

가상채널 식별자 (VCI)

패이로드 형태 (PT)

셀 손실 우선순위 (CLP)

헤더오류정정 (HEC)



물리층전송 매체 , 비트전송 , 부호화 , 전기신호의 광신호

전환

셀 흐름을 비트 흐름으로 전환

물리 전송 프로토콜 제공


3.5 3.5 연결 장치연결 장치

네트워크 세그먼트를 서로 연결하거나 인터넷을 만들기 위해 네트워크를 연결

인터넷은 개별적인 망들의 상호 연결

internet 는 Internet 과 구분

Internet 은 특정한 전세계적인 망의 이름


연결 장치

3.5 3.5 연결 장치연결 장치 (( 계속계속 ))

Connectingdevices

Connectingdevices

Networkingdevices

Networkingdevices

Internetworkingdevices

Internetworkingdevices

RepeatersRepeaters BridgesBridges RoutersRouters GatewaysGateways


연결장치와 OSI 모델

GatewayApplication

Presentation

Session

Transport

Network

Data link

Physical

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data link

Physical

Router

Bridge

Repeater




리피터 (Repeater)OSI 모델의 물리층 기능을 수행하는 장치



리피터는 망의 물리적인 길이를 확장하는데 사용



브리지 (Bridge)OSI 모델의 물리층과 데이터 링크 층의 기능 수행



브리지는 큰 네트워크를 작은 세그먼트로 분할



브리지의 기능



라우터 (Router)OSI 모델의 물리 , 데이터 링크 , 네트워크 층의

기능 수행



라우터는 다중 상호연결 망에서 패킷을 중계



게이트웨이 (Gateway)OSI 모델의 모든 계층의 기능 수행 ( 프로토콜

변환기 )

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data link

Physical


4.1 10진 표기법

4.2 클래스

4.3 특수 주소

4.4 예제 인터넷

4.5 유니캐스트 , 멀티캐스트 , 브로드캐스트 주소

4.6 IP 주소 신청

4.7 사설 네트워크

4.8 요약

제 제 4 4 장 장 IP IP 주소지정주소지정


IP IP 주소주소

internet address

IP 계층에서 사용되는 식별자

32 bit 2진 주소

인터넷에서 호스트나 라우터를 유일하게 구분

하나 이상의 물리적인 네트워크에 연결되는 하나

이상의 IP 주소를 가질 수 있다 .


인터넷 주소인터넷 주소

4 바이트 (32 bit) 로 구성

netid 와 hostid 로 구분


4.1 104.1 10진 표기법진 표기법

보다 편리하고 읽기 쉽게 하기 위해 사용


4.2 4.2 클래스클래스


4.2 4.2 클래스클래스 (( 계속계속 ))

클래스 A

가장 왼쪽 비트가 “ 0” 이며 , 첫 번째 옥텟이 netid(7 비트 )

27 = 128 중 126 개 사용 (2 개는 특수 목적에 사용 )

224 = 16,777,216 중 16,777,214 개의 호스트 사용 (hostid 가

모두 0 인 것과 모두 1 인 것은 특별한 의미를 갖는 주소 )

대형 기관 및 대형 기업



클래스 B

가장 왼쪽 2 비트가 “ 10” 이며 , 두개의 옥텟이 netid(14

비트 )

214 = 16,384 개 사용 가능

hostid 로 16 비트 사용

216 = 65,536 개중 65,534 개 호스트 ( 라우터 ) 사용 가능 (2

개는 특별한 주소 )

중형 기업 및 기관



클래스 C

가장 왼쪽 3 비트가 “ 110”, 세 개의 옥텟이 netid(21 비트 )

221 = 2,097,152 개의 네트워크를 가질 수 있음

hostid 로 8 비트 사용 (28 = 256)

254 개의 호스트 ( 라우터 ) 를 가질 수 있다 .

소규모 기관 사용



클래스 D

멀티캐스팅에 사용

첫번째 4 비트 (“1110”) 로 나타냄



클래스 E

특별한 용도를 위해 예약

첫 번째 4 비트 (“1111”) 로 나타냄



10진 표기법을 이용한 클래스



각 클래스의 네트워크 수와 호스트 수

Class Number of Networks Number of Hosts

A 27 - 2 = 126 224 – 2 = 16,777,214

B 214 = 16,384 216 – 2 = 65,534

C 221 = 2,097,152 28 – 2 = 254

D Not applicable Not applicable

E Not applicable Not applicable



멀티홈드 (multihomed) 장치서로 다른 네트워크에 연결된 하나의 컴퓨터


4.3 4.3 특수 주소특수 주소

Special Address Netid Hostid Source or Destination

Network address Specific All 0s None

Direct broadcast address Specific All 1s Destination

Limited broadcast address All 1s All 1s Destination

This host on this network All 0s All 0s Source

Specific host on this network All 0s Specific Destination

Loopback address 127 Any Destination


4.3 4.3 특수 주소특수 주소 (( 계속계속 ))

네트워크 주소클래스 주소에서 hostid 가 모두 “ 0” 인 주소



직접 브로드캐스트 주소direct broadcast address

hostid 가 모두 “ 1” 인 주소

라우터가 특정 네트워크에 있는 모든 호스트에 패킷을 보낼 때 사용

IP 패킷에서 목적지 주소로만 사용



직접 브로드캐스트 주소 예



제한된 브로드캐스트 주소limited broadcast address

현재 네트워크내에서 브로드캐스트 주소

로컬 네트워크내의 모든 호스트에게 메시지 전달 때 사용

다른 네트워크로 가는 것을 라우터가 제한함

클래스 E 주소



제한된 브로드캐스트 주소 예



현재 네트워크에 있는 호스트IP 주소가 모두 “ 0” 인 주소

this host on this network

IP 주소를 모르는 호스트가 bootstrap 시 사용

발신지 주소로만 이용

목적지 주소는 제한된 브로드캐스트 주소 이용

항상 클래스 A 주소



현재 네트워크 주소 사용 예



현재 네트워크에 있는 특정 호스트netid 가 모두 “ 0” 인 주소같은 네트워크에 있는 다른 호스트에게 메시지

보낼 때 사용



루프백 주소loopback address

첫 번째 바이트가 “ 127” 인 IP 주소컴퓨터에 설치된 소프트웨어를 시험하기 위해

사용클라이언트 프로세스가 동일한 시스템상에 있는

서버 프로세스에게 메시지 전송시 사용IP 패킷의 목적지 주소로만 사용



루프백 주소 예


4.4 4.4 예제 인터넷예제 인터넷


4.4 4.4 예제 인터넷예제 인터넷 (( 계속계속 ))

6 개의 네트워크 , 두개의 게이트웨이 , 두개의 라우터로 구성

네트워크 주소 220.3.6.0(클래스 C) 는 토큰 링네트워크 주소 129.8.0.0(클래스 B) 는 이더넷네트워크 주소 222.13.16.0(클래스 C) 는 point-to-point

방식네트워크 주소 134.18.0.0(클래스 B) 는 이더넷네트워크 주소 207.42.56.0(클래스 C) 는 점 - 대 -점

WAN

네트워크 주소 124.0.0.0(클래스 A) 는 이더넷


4.5 4.5 유니캐스트유니캐스트 , , 멀티캐스트멀티캐스트 , , 브로드캐스트 주소브로드캐스트 주소

유니캐스트 (unicast) 주소one-to-one 통신클래스 A, B, C 에 속함개별 발신지가 하나의 목적지에 전송시 사용

멀티캐스트 주소one-to-many

개별 발신지에서 복수의 목적지로 전송시 사용클래스 D 주소


4.5 4.5 유니캐스트유니캐스트 , , 멀티캐스트멀티캐스트 , , 브로드캐스트 주소브로드캐스트 주소 ((계속계속 ))

할당된 멀티캐스트 주소범주 (Category) 주소

Address Group

224.0.0.0 Reserved

224.0.0.1 All SYSTE MS on this SUBNET

224.0.0.2 All ROUTERS MS on this SUBNET

224.0.0.4 DVMRP ROUTERS

224.0.0.5 OSPFIGP All ROUTERS

224.0.0.6 OSPFIGP Designated ROUTERS

224.0.0.7 ST Routers

224.0.0.8 ST Hosts

224.0.0.9 RIP2 Routers

224.0.0.10 IGRP Routers

224.0.0.11 Mobile-Agents



회의용 (Conferencing) 주소

Address Group

224.0.1.7 AUDIONEWS

224.0.1.10 IETF-1-LOW-AUDIO

224.0.1.11 IETF-1-AUDIO

224.0.1.12 IETF-1-VIDEO

224.0.1.13 IETF-2-LOW-AUDIO

224.0.1.14 IETF-2-AUDIO

224.0.1.15 IETF-2-VIDEO

224.0.1.16 MUSIC-SERVICE

224.0.1.17 SEANET-TELEMETRY

224.0.1.18 SEANET-IMAGE



브로드캐스트 주소one-to-all

직접 브로드캐스트 주소

제한된 브로드캐스트 주소

전체 네트워크에는 허용하지 않음

트래픽의 과중한 부하를 막기 위함


4.6 4.6 IP IP 주소 신청주소 신청

3 개의 클래스 (A, B, C) 신청 가능

netid 를 부여 받아 hostid 발급

NIC(network information center)

www.nic.org

한국 (www.krnic.or.kr)


4.7 4.7 사설 네트워크사설 네트워크

인터넷에 접속할 필요가 없지만 TCP/IP 프로토콜 사용을 원할 때 사용

사설네트워크 주소

Class Netids Total

A 10.0.0 1

B 172.16 to 172.31 16

C 192.68.0 to 192.68.255 256


4.8 4.8 요약요약


5.1 서브넷팅

5.2 마스킹

5.3 서브넷팅 예

5.4 가변 길이 서브넷팅

5.5 슈퍼넷팅

5.6 요약

제 제 5 5 장 서브넷팅과 슈퍼넷팅장 서브넷팅과 슈퍼넷팅


서브넷팅과 슈퍼넷팅서브넷팅과 슈퍼넷팅

서브넷팅 (subnetting)하나의 네트워크를 자신의 서브네트워크 주소를

가진 여러 개의 서브넷 (subnet) 으로 나눌 수 있다

슈퍼넷팅 (supernetting)기관내에서 보다 많은 주소 범위를 생성하기 위해

여러 개의 C 클래스를 결합할 수 있다


5.1 5.1 서브넷팅서브넷팅

IP 주소 : 32 bit (netid + hostid)

인터넷 호스트에 도달하기 위해서는 먼저 netid 를 사용하는 네트워크에 도달한 후에 hostid 를 사용하는 호스트에 도달

모든 A, B, C 클래스는 두 단계 계층 구조로 설계

하나 이상의 물리적인 네트워크를 갖지 못함

이 문제를 해결하기 위한 방법


5.1 5.1 서브넷팅서브넷팅 (( 계속계속 ))

두 단계 계층 구조를 갖는 네트워크



3 단계 계층구조를 갖는 네트워크 ( 서브넷 )



외부 인터넷을 3 개의 물리적인 서브네트워크로

나누어진 것을 인식하지 못함

R1 라우터는 서브넷으로 나누어졌음을 알고 있다

141.14.2.21 로 가는 패킷

netid 141.14, hostid 2.21

netid 141.14, subnetid 2, hostid 21



서브넷을 갖는 네트워크와 갖지 않는 네트워크 주소 지정



3 단계 계층 구조


5.2 5.2 마스킹마스킹 ((masking)masking)

IP 주소 중에서 네트워크 주소를 뽑아내기 위해 마스크 이용

마스크 : 1- netid, 0 - hostid


5.2 5.2 마스킹마스킹 ((masking)(masking)( 계속계속 ))

마스킹을 위한 비트간 AND 연산 적용


5.2 5.2 마스킹마스킹 ((masking)(masking)( 계속계속 ))

서브넷의 특수 주소


5.3 5.3 서브넷팅 예서브넷팅 예

A 클래스 서브넷팅

B 클래스 서브넷팅

C 클래스 서브넷팅


5.3 5.3 서브넷팅 예서브넷팅 예 (( 계속계속 ))

A 클래스 서브넷팅A 클래스 주소 : netid(1 바이트 ), hostid(3 바이트 )

주소 공간 : 224 – 2(16,777,214)

예제 1A 클래스 주소를 가진 기관이 1,000 개의 서브넷을

필요로 한다 . 서브넷 마스크와 서브넷 구성을 찾아보라



풀이1,000 개지만 1,002 개가 필요 (subnetid 가 모두 1

인것과 0 인것 )

서브넷팅에 할당하기 위한 최소 비트수 : 10 개 (29

< 1,002 < 210) = 1,024

14 개 비트는 hostid(214 = 16,382 개 ) 지정



예제 1 의 마스크



예제 1 의 주소 범위



예제 1 의 서브네트워크



B 클래스 서브넷팅B 클래스 주소 : netid(2 바이트 ), hostid (2 바이

트 )

주소공간 (216 – 2 = 65,534)

예제 2B 클래스 주소를 가진 기관이 12 개의

서브네트워크를 필요로 한다 . 서브넷 마스크와 서브네트워크 구성을 찾아보라



풀이12 개지만 14 개 필요 (subnetid 가 모두 1 인 것과 0

인 것 포함 )

서브넷 할당을 위한 최소 비트 수 : 4 개 (23 < 14 < 24)

12 개 비트는 hostid(212 = 4,096) 지정 , 실제는 4,094

개



C 클래스 서브넷팅C 클래스 주소 : netid(3 바이트 ), hostid(1 바이트 )

주소공간 (28 – 2 = 254)

예제 3C 클래스 주소를 가진 기관이 5 개의

서브네트워크를 필요로 한다 . 서브넷 마스크와 각 서브네트워크 구성을 찾아보라



풀이5 개지만 7 개 필요 (subnetid 가 모두 1 인 것과 0

인 것 포함 )

서브넷 할당을 위한 최소 비트 수 : 3 개 (22 < 7 <23)

5 개의 비트 hostid(25 = 32 개 ), 실제는 30 개


5.4 5.4 가변 길이 서브넷팅가변 길이 서브넷팅

예 : C 클래스 주소를 허가 받고 60,60,60,30,30

개의 호스트를 갖는 5 개의 서브넷을 필요로 하는

사이트

subnetid : 2 비트 할당 26 – 2 = 62 개 호스트 허용

subnetid : 3 비트 할당 25 – 2 = 30 개 호스트 허용

2 가지 모두 사용이 불가


5.4 5.4 가변 길이 서브넷팅가변 길이 서브넷팅 (( 계속계속 ))

해결책 – 가변 길이 서브넷팅하나의 마스크를 적용한 후에 다른 마스크를 적용

255.255.255.192 마스크를 3 개의 서브넷에 적용 (11111111 11111111 11111111 11000000)

255.255.255.224 마스크를 다시 2 개의 서브넷에 적용

(11111111 11111111 11111111 11100000)


5.4 5.4 가변 길이 서브넷팅가변 길이 서브넷팅 (( 계속계속 ))

가변 길이 서브넷팅


5.5 5.5 슈퍼넷팅슈퍼넷팅

하나의 C 클래스 주소로 해결할 수 없는 중형

기관

해결책 : 슈퍼넷팅

C 클래스 주소를 블록으로 신청

예 : 1,000 개의 주소가 필요한 기관 – 4 개의 C

클래스 주소


5.5 5.5 슈퍼넷팅슈퍼넷팅 (( 계속계속 ))

슈퍼네트워크



슈퍼넷 마스크네트워크 수가 2 의 제곱 (2, 4, 8, 16, ···) 인 경우

적용서브넷의 역



슈퍼넷을 정의하는 두 가지 방법



예제슈퍼넷 마스크 255.255.252.0 을 이용 4 개의 C

클래스 주소 결합첫번째 주소 : X.Y.32.0

다른 3 개 주소 : X.Y.33.0, X.Y.34.0, X.Y.35.0

수신된 패킷 목적지 주소에 슈퍼넷 마스크 적용최하위 주소가 같다면 슈퍼넷에 속한다



슈퍼넷팅 예제



클래스 없는 내부 도메인 라우팅Classless Interdomain Routing

라우팅 테이블의 엔트리 수를 줄이기 위한 방법

그룹의 최하위 네트워크 주소와 슈퍼넷 마스크 이용



CIDR


5.6 5.6 요약요약


6.1 연결형 서비스와 비연결형 서비스

6.2 직접 전달과 간접 전달

6.3 라우팅 방법

6.4 정적 라우팅과 동적 라우팅

6.5 라우팅 모듈과 라우팅 테이블 설계

6.6 요약

제 제 6 6 장 장 IP IP 패킷 전달과 라우팅패킷 전달과 라우팅


6.1 6.1 연결형 서비스와 비연결형 서비스연결형 서비스와 비연결형 서비스

네트워크층에서 패킷전달1. 연결형 서비스

패킷을 보내기 전에 원격지 네트워크층 프로토콜과 연결 설정 경로를 결정하는 과정 수행 같은 발신지에서 같은 목적지로 패킷을 순서대로 전달 모든 패킷을 같은 경로로 전달 모든 패킷이 전달된 후 연결 종료

2. 비연결형 서비스 각 패킷을 상호 독립적으로 처리 서로 다른 경로를 통해서 전달

IP 프로토콜 – 비연결형 프로토콜


6.2 6.2 직접 전달과 간접 전달직접 전달과 간접 전달

최종 목적지까지 패킷을 전달하는 방법

1. 직접 전달 (direct delivery)

최종 목적지가 같은 네트워크에 연결되어 있는 호스트

패킷의 발신지와 목적지가 같은 네트워크에 위치

최종 라우터와 목적지 호스트 사이에 수행

목적지 주소에서 netid 를 추출한 후 네트워크 주소와

비교

같으면 직접 전달 수행


6.2 6.2 직접 전달과 간접 전달직접 전달과 간접 전달 (( 계속계속 ))

직접 전달



2. 간접 전달 (indirect delivery)

최종 목적지가 같은 네트워크에 있지 않은 호스트

여러 라우터를 경유해서 전달

라우팅 테이블을 이용하여 IP 주소를 찾는다



간접 전달


6.3 6.3 라우팅 방법라우팅 방법

라우팅 테이블 이용

라우팅 기술다음 홉 라우팅 (Next-Hop Routing)

네트워크 지정 라우팅 (Network-Specific Routing)

호스트 지정 라우팅 (Host-Specific Routing)

디폴트 라우팅 (Default Routing)


6.3 6.3 라우팅 방법라우팅 방법 (( 계속계속 ))

다음 홉 라우팅라우팅 테이블의 크기를 작게 만드는 기술 중 하나전체 경로에 대한 정보 대신 다음 홉 주소만 저장



네트워크 지정 라우팅네트워크에 연결된 모든 호스트에 대해 각

호스트별 엔트리 대신에 네트워크에 대한 엔트리 저장



호스트 지정 라우팅라우팅 테이블에 호스트 주소 저장



디폴트 라우팅라우팅을 간단하게 하는 기술


6.4 6.4 정적 라우팅과 동적 라우팅정적 라우팅과 동적 라우팅

정적 라우팅 테이블 (Static Routing Table) 수동으로 입력된 정보 저장 모든 내용 변경이나 수정을 수동으로 처리 자주 변하지 않는 작은 규모의 네트워크에 적합

동적 라우팅 테이블 (Dynamic Routing Table) 동적 라우팅 프로토콜 (RIP, OSPF, BGP) 를 사용하여

주기적으로 갱신 규모가 큰 네트워크에 적합


6.5 6.5 라우팅 모듈과 라우팅 테이블 설계라우팅 모듈과 라우팅 테이블 설계

IP 패킷 수신라우팅 테이블 참조


6.5 6.5 라우팅 모듈과 라우팅 테이블 설계라우팅 모듈과 라우팅 테이블 설계 (( 계속계속 ))

라우팅 모듈IP 패킷 수신라우팅 테이블을 참조하여 가장 좋은 경로를 찾는다

직접 전달 호스트 지정 전달 네트워크 지정 전달 디폴트 전달 순으로 점검

다음 홉 주소와 함께 단편화를 결정하는 단편화 모듈로 보내진다



라우팅 테이블7 개의 필드로 구성



마스크목적지 주소에 적용될 마스크호스트 지정 디폴트 라우팅인 경우 255.255.255.25

5서브네트워크화 되지 않은 경우는 클래스의

디폴트 마스크클래스 A 255.0.0.0클래스 B 255.255.0.0클래스 C 255.255.255.0

목적지 주소 (destination address)목적지 호스트 주소 또는 목적지 네트워크 주소



다음 홉 주소 (next-hop address) 패킷이 전달되는 다음 홉 라우터 주소

플래그 (flag) U(Up) : 라우터의 동작 유무 G(Gateway) : 목적지가 다른 네트워크에 있음을 나타냄 H(Host-Specific) : 목적지 필드내의 엔트리가 호스트 지정 주소 D(Added by redirection) : 라우팅 정보가 ICMP 의 방향 재지정

메시지에 의해 라우팅 테이블에 추가 M(Modified by redirection) : 목적지에 대한 라우팅 정보가 ICMP

의 방향 재지정 메시지에 의해 수정



참조 횟수 (reference count)현재 시간에 이 경로를 사용하는 사용자의 수

사용 (use)라우터로부터 해당하는 목적지로 전달된 패킷의

수

인터페이스 (interface)인터페이스 이름



라우팅 모듈1. For each entry in the routing table

1. Apply the mask to packet destination address

2. If (the result matches the value in the destination field)

1. If (the G flag is absent)

1. Use packet destination address as next hop address

2. Send packet to fragmentation module with next hop address

3. Return

2. If no match is found, send an ICMP error message

3. Return



예제



라우터 R1 라우팅 테이블

Mask Destination Next Hop F. R.C. U. I.

255.0.0.0 111.0.0.0 - U 0 0 m0

255.255.255.224 193.14.5.160 - U 0 0 m2

255.255.255.224 193.14.5.192 - U 0 0 m1

………………………………………………………

………………………………………………………

………………

…..…..…..

…..…..…..

…..…..…..

…..…..…..

255.255.255.255 194.17.21.16 111.20.18.14 UGH 0 0 m0

255.255.255.0 192.16.7.0 111.15.17.32 UG 0 0 m0

255.255.255.0 194.17.21.0 111.20.18.14 UG 0 0 m0

0.0.0.0 0.0.0.0 111.30.31.18 UG 0 0 m0



예제 1 목적지 192.16.7.14 로 가는 500 개의 패킷을 수신 행별로 목적지 주소에 마스크 적용

1. 직접 전달a. 192.16.7.14 & 255.0.0.0 192.0.0.0 (X)b. 192.16.7.14 & 255.255.255.224 192.16.7.0 (X)c. 192.16.7.14 & 255.255.255.224 192.16.7.0 (X)

2. 호스트 지정a. 192.16.7.14 & 255.255.255.255 192.16.7.14 (X)

3. 네트워크 지정a. 192.16.7.14 & 255.255.255.0 192.16.7.0 (O)



예제 2 목적지 193.14.5.176 으로 가는 100 개의 패킷

수신 행별로 목적지 주소에 마스크 적용

1. 직접 전달a. 193.14.5.176 & 255.0.0.0 193.0.0.0 (X)

b. 193.14.5.176 & 255.255.255.224 193.14.5.160 (O)



예제 3 목적지 200.34.12.34 로 가는 20 개의 패킷 수신 행별로 목적지 주소에 마스크 적용

1. 직접 전달a. 200.34.12.34 & 255.0.0.0 200.0.0.0 (X)

b. 200.34.12.34 & 255.255.255.224 200.34.12.32 (X)

c. 200.34.12.34 & 255.255.255.224 200.34.12.32 (X)

2. 호스트 지정a. 200.34.12.34 & 255.255.255.255 200.34.12.34 (X)



예제 3( 계속 )3. 네트워크 지정

a. 200.34.12.34 & 255.255.255.0 200.34.12.0 (X)

b. 200.34.12.34 & 255.255.255.0 200.34.12.0 (X)

4. 디폴트a. 200.34.12.34 & 0.0.0.0 0.0.0.0 (O)


6.6 6.6 요약요약


7.1 데이터그램

7.2 단편화

7.3 옵션

7.4 검사합

7.5 IP 설계

7.6 요약

제 제 7 7 장 인터넷 프로토콜 장 인터넷 프로토콜 : : IPIP


인터넷 프로토콜인터넷 프로토콜 ((IP)IP)

TCP/IP 에서 사용하는 전송 메커니즘

신뢰성 없는 비연결형 데이터그램 프로토콜

최선노력 (best effort) 전달 서비스

오류 검사 및 추적 기능을 수행하지 않음

각 데이터그램은 독립적으로 처리

각 데이터그램은 서로 다른 경로로 전달될 수 있음

각 데이터그램은 순서가 바뀌어 전달될 수 있음


7.1 7.1 데이터그램데이터그램 ((datagram)datagram)

IP 계층의 패킷


IP IP 데이터그램데이터그램

가변 길이 패킷헤더와 데이터 부분으로 구성헤더 : 20 ~ 60 바이트 길이 , 라우팅과 전달에

필요한 정보헤더 내의 필드

버전 (Ver) - IP 프로토콜 버전 (4 비트 )

헤더길이 (HLEN) - 헤더의 전체 길이를 4 바이트 단위로 표시 (4 비트 )


IP IP 데이터그램데이터그램 (( 계속계속 ))

서비스 유형 (Service type) - (8 비트 ) 라우터에 의해 처리하는 방법 3 bit 는 우선 순위 , 4 bit 는 서비스 유형



우선 순위 (precedence)3 bit(000 ~ 111)

버전 4 에서는 사용하지 않음

혼잡과 같은 문제가 발생하였을 경우 데이터그램의 우선 순위 정의



TOS(type of service) 비트서비스 유형

TOS Bits Description0000 Normal (default)0001 Minimize cost0010 Maximize reliability0100 Maximize throughput1000 Minimize delay



응용 프로그램들의 기본 서비스 유형 값Protocol TOS Bits DescriptionICMP 0000 NormalBOOTP 0000 NormalNNTP 0001 Minimize costIGP 0010 Maximize reliabilitySNMP 0010 Maximize reliabilityTELNET 1000 Minimize delayFTP (data) 0100 Maximize throughputFTP (control) 1000 Minimize delayTFTP 1000 Minimize delaySMTP (command) 1000 Minimize delaySMTP (data) 0100 Maximize throughputDNS (UDP query) 1000 Minimize delayDNS (TCP query) 0000 NormalDNS (zone) 0100 Maximize throughput



전체 길이 (total length)16 bit 필드 (65,535 까지 표현 )

IP 데이터그램의 전체 길이를 바이트 단위로 표시데이터 길이 = 전체 길이 – 헤더 길이이더넷 프레임에서 작은 데이터그램의 캡슐화



플래그 (flag) – 단편화에 사용

단편 옵셋 (fragmentation offset) – 단편화에 사용

수명 (time to live) – 데이터그램의 수명

프로토콜 (protocol) – IP 계층의 서비스를 사용하는 상위 계층 프로토콜

검사합 (checksum) – 오류 확인

발신지 주소 (source address)

목적지 주소 (destination address)


7.2 7.2 단편화단편화

네트워크가 사용하는 프로토콜에 따라 프레임 형식과 크기가 서로 다르다

각 네트워크에서 전달되는 최대 전송 길이를 MTU

(Maximum Transfer Unit) 라고 함MTU 길이에 따라 나누어 보내는 것을 단편화

(fragmentation) 라고 함


단편화단편화 (( 계속계속 ))

MTU(Maximum Transfer Unit)



서로 다른 네트워크의 MTU

Protocol MTUHyperchannel 65,535Token Ring (16 Mbps) 17,914Token Ring (4 Mbps) 4,464FDD 14,352Ethernet 1,500X.25 576PPP 296



단편화와 관련된 필드식별자 (identification) – 단편들은 같은 식별자 값을

가짐플래그 (flag) – 3 비트 필드



단편화 옵셋 ; 13 비트 필드전체 데이터그램에서 단편의 상대적인 위치 (8 바이트 단위 )

단편화 예



상세한 단편화 예


7.3 7.3 옵션옵션

IP 데이터그램 헤더 내의 가변 부분옵션 형식


옵션옵션 (( 계속계속 ))

코드 필드 (8 비트 ) : 고정 길이 복사 (copy)

단편화에 옵션에 포함시킨 것인지 제어

클래스 (class)

옵션의 목적을 나타냄

번호 (number)

옵션 유형

길이 필드 (8 비트 ) : 고정길이옵션의 전체 길이

데이터 필드 : 가변 길이



옵션 유형



무연산 (No Operation)옵션 사이의 여백을 채워줌



종료 옵션 (End of Option)옵션 필드의 패딩 목적으로 사용



경로 기록 (Record Route) 옵션데이터그램을 처리한 인터넷 라우터들 기록



데이터그램이 라우터를 경유하여 이동하는 과정



엄격한 발신지 경로 (Strict Source Route) 옵션 데이터그램이 거쳐야할 경로를 미리 지정하기 위해 사용 데이터그램은 옵션에 정의된 모든 라우터 방문



엄격한 발신지 경로 개념



느슨한 발신지 경로 (Loose Source Route) 옵션엄격한 발신지 경로와 비슷하지만 리스트에 없는 라우터도

방문 가능



타임스탬프 (Timestamp) 옵션라우터가 데이터그램을 처리하는 시간 기록세계 표준시 이용 millisecond 단위 표시



타임스탬프에서 플래그 사용



타임스탬프 개념


7.4 7.4 검사합검사합

TCP/IP 프로토콜에 의해 사용되는 오류 검출 방법


검사합검사합 (( 계속계속 ))

1 의 보수를 이용한 검사합


검사합검사합 (( 계속계속 ))

IP 패킷의 검사합 예


7.5 7.5 IP IP 설계설계

IP 구성 요소헤더 추가 모듈처리 모듈큐라우팅 테이블라우팅 모듈MTU 테이블단편화 모듈재조립 모듈


IP IP 설계설계 (( 계속계속 ))

IP 구성 요소



헤더 추가 모듈 (Header-Adding Module)알고리즘

Header-Adding Module

Receive: data, destination address

1. Encapsulate the data in an IP datagram.

2. Calculate the checksum and insert it in the checksum field.

3. Send the data to the corresponding input queue.

4. Return.



처리 모듈 (Processing Module) 알고리즘

Processing Module 1. Remove one datagram from one of the input queues. 2. If (destination address is 127.X.Y.Z or

matches one of the local addresses)1. Send the datagram to the reassembly module.2. Return.

3. If (machine is a router)1. Decrement TTL.

4. If (TTL less than or equal to zero)1. Discard the datagram.2. Send an ICMP error message.3. Return.

5. Send the datagram to the routing module. 6. Return.



큐 (Queue) – 입 /출 큐 라우팅 테이블 : 패킷의 다음 홉 주소 결정하기 위해

라우팅 모듈이 사용 라우팅 모듈 : MTU 테이블 : 단편화 모듈이 특정 인터페이스의

MTU 를 찾기 위해 사용



단편화 모듈 (Fragmentation Module)Receive: an IP packet from routing module1. Extract the size of the datagram.2. If (size > MTU of the corresponding network)

1. If (D (do not fragment) bit is set)1. Discard the datagram.2. Send an ICMP error message3. Return.

2. Else1. Calculate the maximum size.2. Divide the datagram into fragments.3. Add header to each fragment.4. Add required options to each fragment.5. Send the datagrams.6. Return.

3. Else 1. Send the datagram.

4. Return.



재조립 테이블 (Reassembly table)재조립 모듈에 의해 사용재조립 테이블



재조립 테이블 필드상태 (state) : FREE 또는 IN-USE

IP 주소 : 발신지 주소

데이터그램 ID : 단편을 구분하는 번호

타임 아웃 : 단편이 도착해야 하는 시간

단편 : 연결 리스트의 포인터



재조립 모듈 (Reassembly Module)

Receive: an IP datagram from the processing module

1. If (offset value is zero and the M bit is 0)

1. Send the datagram to the appropriate queue.

2. Return.

2. Search the reassembly table for the corresponding entry.

3. If (not found)

1. Create a new entry.


7.6 7.6 요약요약


8.1 ARP

8.2 ARP 설계

8.3 RARP

8.4 요약

제 제 8 8 장 장 ARPARP 와 와 RARPRARP


인터넷에서 사용하는 주소인터넷에서 사용하는 주소

1. 논리 주소 (logical address) 호스트나 라우터가 사용하는 네트워크 레벨 주소 전세계적으로 유일한 주소 IP 주소 32 비트 길이

2. 물리 주소 (physical address) 로컬 네트워크에서 유효한 주소 로컬 주소 (local address)

로컬에서만 유일하면 됨 보통 하드웨어로 구현 호스트나 라우터내에 설치된 NIC 에 들어 있음


인터넷에서 사용하는 주소인터넷에서 사용하는 주소 (( 계속계속 ))

호스트나 라우터로 패킷을 전달하기 위해 논리 및 물리 주소가 모두 필요

논리 주소를 물리 주소로 변환 또는 그 반대가 필요

정적 또는 동적 변환 가능



정적 변환 (static mapping)논리 주소와 물리 주소 연관 테이블 생성

네트워크상의 각 시스템에 저장

필요시 테이블 검색

물리 주소가 변경될 경우 정적 테이블의 주기적인 갱신으로 인한 오버헤드

(NIC 변경 , 이동 컴퓨터의 네트워크 이동 등 )



동적 변환 (dynamic mapping)물리 주소와 논리 주소 쌍 중 하나만 알면

프로토콜을 이용하여 다른 하나를 알아냄

ARP : 논리 주소를 물리 주소로 변환

RARP : 물리 주소를 논리 주소로 변환



ARP(Address Resolution Protocol) RARP(Reverse Address Resolution

Protocol)


8.1 8.1 ARPARP

ARP 동작


ARP(ARP( 계속계속 ))

ARP 패킷 형식



Hardware type : 네트워크 유형 정의 ( 이더넷 : 1) Protocol type : 프로토콜 정의 (IPv4 : 080016)

Hardware length : 물리 주소의 바이트 단위 길이 Protocol length : 논리 주소의 바이트 단위 길이 Operation : 패킷 유형 -ARP 요청 (1), ARP 응답 (2) Sender hardware address : 송신자 물리 주소 Sender protocol address : 송신자 논리 주소 Target hardware address : 타겟 물리 주소 Target protocol address : 타겟 논리 주소



캡슐화 (Encapsulation)ARP 패킷의 캡슐화



ARP 패킷의 캡슐화 동작 과정

1. 송신자는 타겟 IP 주소를 알고있다

2. IP 가 ARP 에게 ARP 요청 메시지 생성 요청

( 송신자 물리 주소 , IP 주소 ; 타겟 IP 주소 , 물리 주소 (O))

3. 데이터링크층에 전달되면 발신지 주소는 송신자의 물리주소 ,

목적지 주소는 물리 브로드캐스트 주소로 하는 프레임에 캡슐화

4. 모든 호스트나 라우터가 프레임을 수신하여 자신의 ARP 에 전달



5. 타겟 시스템을 자신의 물리 주소를 포함한 ARP 응답 메시지 송신 ( 유니케스트 )

6. 송신자는 응답 메시지를 받고 타겟 시스템의 물리 주소를 알게 된다

7. IP 데이터그램은 프레임으로 캡슐화 되어 목적지에 유니캐스트



ARP 서비스가 사용되는 4 가지 경우1. 송신자가 호스트로서 같은 네트워크상에 다른

호스트에 패킷 전송 ( 논리주소는 목적지 IP 주소 )2. 송신자가 호스트이고 다른 네트워크상에 있는

다른 호스트에게 패킷 전송 ( 논리 주소는 라우터의 IP 주소 )

3. 송신자는 다른 네트워크상에 있는 호스트로 가는 데이터그램을 수신한 라우터 ( 논리 주소는 다음 홉 라우터의 IP 주소 )

4. 송신자는 같은 네트워크 상에 있는 호스트로 가는 데이터그램을 수시한 라우터 ( 논리 주소는 목적지 IP 주소 )



프록시 ARP


8.2 8.2 ARP ARP 설계설계

구성 모듈캐쉬 테이블

큐

출력 모듈

입력 모듈

캐쉬 제어 모듈


ARP ARP 설계설계 (( 계속계속 ))

캐쉬 테이블송신자가 같은 목적지에 여러 개의 IP 데이터그램을

보낼때 매번 ARP 프로토콜을 사용하는 것은 비 효율적

호스트나 라우터가 IP 데이터그램에 해당되는 물리 주소를 수신하면 캐쉬 테이블에 저장

그런 다음 같은 수신자로 보내지는 데이터그램에 사용



캐쉬 테이블의 엔트리 구성 상태 (State) : FREE, PENDING, RESOLVED

하드웨어 유형 (Hardware type) :

하드웨어 길이 (Hardware length) :

프로토콜 길이 (Protocol length) :

인터페이스 번호 (Interface number) :

큐 번호 (Queue number) :

시도 (Attempt) : ARP 요청 횟수 타임아웃 (Time-out) : 엔트리 수명 하드웨어 주소 (Hardware address) : 목적지 하드웨어 주소 프로토콜 주소 (Protocol address) : 목적지 IP 주소



출력 모듈Receive: an IP datagram from the processing module

1. Sleep until an IP packet is received from IP software.

2. Check the cache table to find an entry corresponding to this IP packet.

3. If(found)

1. If(the state is RESOLVED)

1. Extract the value of the hardware address from the entry.

2. Send the packet and the hardware address to data link

layer.

3. Return.

2. If(the state is PENDING)

1. Enqueue the packet to the corresponding queue.

2. Return.



4. If(not found)

1. Create a queue.

2. Enqueue the packet.

3. Create a cache entry with state set to PENDING and

ATTEMPTS set to 1.

4. Send an ARP request.

5. Return.



입력 모듈1. Sleep until an ARP packer(request or reply) arrives.

2. Check the cache table to find an entry corresponding to this ARP packet.

3. If(found)


1. Update the entry.

2. While the queue is not empty

1. Dequeue one packet.

2. Send the packet and the hardware address to data

link




1. Update the entry.

4. If(not found)

1. Create an entry.

2. Add the entry to the table.

5. If(the packet is a request)

1. Send an ARP relay

6. Return.



캐쉬 제어 모듈1. Sleep until the periodic timer matures.

2. For every entry in the cache table

1. If(the state is FREE)

1. Continue.


1. Increment the value of attempts by 1.

2. If(attempts greater than maximum)

1. Change the state to FREE.

2. Destroy the corresponding queue.



3. If(not)

1. Send an ARP request.

4. Continue.


1. Decrement the value of time-out by the value of elagsed

time.

2. If(time-out less than or equal to zero)



3. Return.



ARP 예제캐쉬 테이블의 초기 값

State Queue Attempt Time-out Protocol Addr. Hardware Addr.

R 5 900 180.3.6.1 ACAE32457342

P 2 2 129.34.4.8

P 14 5 201.11.56.7

R 8 450 114.5.7.89 457342ACAE32

P 12 1 220.55.5.7

F

R 9 60 19.1.7.82 4573E3242ACA

P 18 3 118.11.8.71



예제 1ARP 출력 모듈은 IP 계층으로부터 목적지 주소가

114.5.7.89 인 IP 데이터그램을 수신

캐쉬 테이블 검사 결과 : RESOLVED 상태

하드웨어 주소 (457342ACAE32) 와 패킷을 데이터링크층에 전달

캐쉬 테이블에 변화 없음



예제 220초 후 목적지 주소가 116.1.7.22 인 IP

데이터그램 수신캐쉬 테이블 검사 결과 엔트리가 없음새 엔트리를 테이블에 추가엔트리 상태 : PENDING, Attempt : 1

모듈은 목적지에 해당하는 큐 생성패킷을 큐에 넣고 데이터링크층을 통하여 ARP

요청을 목적지에 전달



예제 2 의 갱신된 테이블



예제 315초 후 목적지 주소가 188.11.8.71 인 IP 수신

테이블 검사 , 주소가 있음을 확인

타켓 하드웨어 주소 E3457342ACA 삽입

큐 18 에 접근하여 큐에 있는 모든 패킷을 데이터링크층에 보낸다



예제 3 의 갱신된 캐쉬 테이블


R 5 900 180.3.6.1 ACAE32457342

P 2 2 129.34.4.8

P 14 5 201.11.56.7

R 8 450 114.5.7.89 457342ACAE32

P 12 1 220.55.5.7

P 23 1 116.1.7.82

R 9 60 19.1.7.82

R 18 900 118.11.8.71 E34573242ACA


예제 425초 후 캐쉬 제어 모듈이 모든 엔트리 갱신해결된 4 개의 엔트리를 60씩 감소타임아웃이 0 인 엔트리는 상태와 FREE

Attempt 값 1씩 증가Attempt 필드 값이 최대값 보다 크게 되므로

상태는 FREE, 해당 큐를 없애고 원래의 발신지에 ICMP 를 보낸다



예제 4 의 갱신된 캐쉬 테이블


R 5 840 180.3.6.1 ACAE32457342

P 2 2 129.34.4.8

F

R 8 390 114.5.7.89 457342ACAE32

P 12 2 220.55.5.7

P 23 2 116.1.7.82

F

P 18 840 118.11.8.71 E34573242ACA


8.3 8.3 RARPRARP

물리 주소는 알고 있으나 논리 주소를 모를 때 사용

물리 주소는 NIC 로 부터 얻어진다

디스크가 없는 시스템 부팅시 이용

요청 장치는 RARP 클라이언트 프로그램 수행

응답 장치는 RARP 서버 프로그램 수행


RARP(RARP( 계속계속 ))

RARP 동작



패킷 형식



RARP 패킷의 캡슐화



RARP 외의 다른 해결책BOOTP

DHCP


8.4 8.4 요약요약


9.1 메시지 유형

9.2 메시지 형식

9.3 오류 보고

9.4 질의

9.5 검사합

9.6 ICMP 설계

9.7 요약

제 제 9 9 장 장 ICMPICMP


IP IP 프로토콜의 문제점프로토콜의 문제점

신뢰성이 없고 비연결형 데이터그램 전달 제공최선의 노력 전달 서비스오류 제어와 지원 메커니즘이 없음오류 보고 및 오류 수정 기능이 없음호스트와 관리 질의를 위한 메커니즘이 없다

이 문제점을 보완하기 위해 설계


네트워크 계층에서 네트워크 계층에서 ICMPICMP 의 위치의 위치


ICMP ICMP 캡슐화캡슐화


9.1 9.1 메시지 유형메시지 유형

오류 보고 메시지 : IP 패킷 처리 도중 발견된 문제를 보고

질의 메시지 : 다른 호스트로부터 특정 정보를 획득하기 위해 사용


메시지 유형메시지 유형 (( 계속계속 ))

ICMP 메시지

Category Type Message

Error-reporting message

3 Destination unreachable

4 Source quench

11 Time exceeded

12 Parameter problem

5 Redirection

Query message

8 or 0 Echo request or reply

13 or 14 Timestamp request and reply

17 or 18 Address mask request and reply

10 or 9 Router solicitation and advertisement


9.2 9.2 메시지 형식메시지 형식


9.3 9.3 오류 보고오류 보고

ICMP 주 임무항상 최초의 발신지로 오류 메시지를 보고


오류 보고오류 보고 (( 계속계속 ))

ICMP 오류 메시지에 대한 중요 사항ICMP 오류 메시지를 전달하는 데이터그램에

대해서는 ICMP 오류 메시지가 생성되지 않는다단편화된 데이터그램은 첫 번째 단편만 오류

메시지가 생성멀티캐스트 주소를 가진 데이터그램은 오류

메시지가 생성 되지 않음127.0.0.0 이나 0.0.0.0 과 같은 특수 주소를 가진

데이터그램은 오류 메시지가 생성되지 않음



오류 메시지를 위한 데이터 필드 내용처음 8 바이트 : TCP 와 UDP 의 포트 번호와 순서

번호



목적지 도달 불가능라우터가 데이터그램을 라우팅할 수 없거나

호스트나 데이터그램을 배달할 수 없을 때 데이터그램은 폐기되고 발신지 호스트에 목적지 도달 불가 메시지 전달

목적지 도달 불가 메시지 형식



코드 필드 : 데이터그램 폐기 이유0 : 하드웨어 고장 네트워크에 도달 불가1 : 하드웨어 고장 호스트에 도달 불가2 : 프로토콜에 도달 불가3 : 포트 도달 불가

.

.

15 : 우선 순위가 낮아서 호스트 도달 불가 책 215 쪽 참조



발신지 억제 : 호잡으로 인하여 데이터그램 폐기를 발신지에 알림



시간 경과수평 필드 값이 0 : 코드 0단편이 지정된 시간내에 도착하지 않았음 : 코드

1시간 경과 메시지 형식



매개 변수 문제코드 0 : 필드 중에 불명료하거나 빠진 것이 있다코드 1 : 옵션의 요구 부분이 빠졌음매개변수 문제 메시지 형식



재지정



재지정 메시지 형식


9.4 9.4 질의질의

네트워크 문제 진단질의 메시지


질의질의 (( 계속계속 ))

에코 요청과 응답Echo Request and Relay

고장 진단 목적호스트나 라우터에 의해 요청 메시지가 생성되어

보내지고 , 이를 받은 호스트나 라우터가 응답 메시지를 보낸다

네트워크 관리자가 IP 프로토콜의 동작을 검사하기 위해 사용

Ping 명령 수행



에코 요청 및 에코 응답 메시지



타임스탬프 요청과 응답두 시스템 간에 IP 데이터그램이 오고 가는데

필요한 왕복 시간 결정그리니치 표준시 사용세계 표준시 (Universal Time) 의 자정으로 부터

시간을 ms 단위로 표현3 개의 (original, receive, transmit) 32 비트 필드 사용

(0~4, 294, 967, 295 사이 값 )



타임스탬프 요청과 응답 메시지 형식



동작 과정발신지는 타임스탬프간 요청 메시지 생성Original timestamp 필드에 출발 시간 값 삽입나머지 두 필드는 0목적지는 응답 메시지 생성Original timestamp 값을 같은 필드에 복사요청이 수신된 시점의 시간을 receive timestamp

필드에 삽입응답 메시지가 출발하는 시간을 transmit timestamp

필드에 삽입



왕복 시간 계산송신 시간 = 수신 타임스탬프 값 – 원래 타임스탬프 값

수신 시간 = 패킷이 돌아온 시간 – 전달 타임스탬프 값

왕복 시간 = 송신 시간 + 수신 시간



예원래 타임스탬프 값 : 46

수신 타임스탬프 값 : 59

전달 타임스탬프 값 : 60

패킷 도착 시간 : 67

송신 시간 = 59 – 46 = 13ms

수신 시간 = 67 – 60 = 7ms

왕복 시간 = 13 + 7 = 20ms



주소 마스트 요청과 응답디스크가 없는 국이 구동될 때 필요호스트가 LAN 상의 라우터에 요청 메시지 송신마스크 요청과 마스크 응답 메시지 형식



라우터 요청과 광고다른 네트워크 상의 호스트에 데이터를 보낼 때

자신의 네트워크에 연결된 라우터 주소를 알고자 할 때

호스트는 라우터 요청 메시지를 브로드캐스트 하거나 멀티캐스트

라우터는 광고 메시지를 이용하여 라우팅 정보를 브로드캐스트

라우터 요청 메시지 형식



라우터 광고 메시지 형식


9.5 9.5 검사합검사합

헤더와 데이터를 포함한 전체 메시지에 대해 계산검사합 계산 예


9.6 9.6 ICMP ICMP 설계설계


ICMP ICMP 설계설계 (( 계속계속 ))

입력 모듈IP 계층으로 부터 수신된 ICMP 처리

Receive: an ICMP packet from the IP layer

1. If(the type is any of the three request types)

1. Create a reply.

2. Send the reply.

2. If(the type is a router solicitation)

1. If(station is a router)

1. Create a router advertisement.

2. Send the advertisement.



3. If(the type is one of the three reply messages or router advertisement)

1. Extract information in the data section of the packet.

2. Deliver extracted information to the process that requested

it.

4. If(the type defines a redirection)

1. Modify the routing table.

5. If(the type defines an error message other than a redirection)

1. Inform the appropriate source protocol about the situation.

6. Return.



출력 모드상위 계층 또는 IP 프로토콜에 의해 요청된 요청 , 청원 , 오류 메시지 생성

Receive: a demand

1. If(the demand defines an error message)

1. If(the demand is from IP)

1. If(the demand is forbidden)

1. Return.

2. If(the type defines a redirection message)

1. If(the station is not a router)

1. Return



3. Create the error message using the type, the code, and the

IP packet.

2. If(the demand defines a request or solicitation)

1. Create a request or solicitation message.

3. Send the message.

4. Return.


9.7 9.7 요약요약


10.1 멀티캐스팅

10.2 IGMP

10.3 캡슐화

10.4 MBONE

10.5 LGMP 설계

10.6 요약

제 제 10 10 장 장 IGMPIGMP


10.1 10.1 멀티캐스팅멀티캐스팅

One-to-many 통신

주식 중개인이 주식 가격 변동 동시 전달

여행사가 취소된 여행 정보 전달

원격 학습

VOD(Video on Demand)


멀티캐스팅멀티캐스팅 (( 계속계속 ))

멀티캐스트 주소32 비트 중 1110 으로 시작되는 D 클래스 주소2 억 5 천 만개 이상의 주소 배정 (28 비트 )목적지 주소로만 사용Group id 라고도 함D클래스 주소


10.2 10.2 IGMPIGMP

멀티캐스트 라우터가 LAN 에서 멀티캐스트 그룹 멤버인 호스트들을 식별하는데 사용

IP 프로토콜의 종료 식별네트워크 계층에서 IGMP 의 위치


IGMP(IGMP( 계속계속 ))

메시지 유형



메시지 형식



IGMP 메시지 형식 필드8 바이트로 구성Ver : 현재 값 버전유형 (type) : 메시지 유형 ( 질의 : 1, 보고 : 2)

검사합 : 8 바이트 메시지에 대해 계산그룹 주소 : groupid



단일 네트워크에서 IGMP 의 동작



IGMP 동작의 4 가지 경우



그룹 가입그룹에 가입하고자 하는 요청을 라우터에 보고

그룹 멤버쉽 모니터링멤버쉽에 관한 질의 메시지를 보내서 응답을

기다린다멤버쉽 연속

계속해서 유지하기 원하는 보고 메시지 그룹 탈퇴

탈퇴에 대한 응답메시지를 보내지 않음



인터넷에서 IGMP 의 동작



IP 주소를 물리 주소로 변환하기경우 1 : 물리 멀티캐스트를 지원하는 경우



IP 주소를 물리 주소로 변환하기경우 2 : 물리 멀티캐스트를 지원하지 않는 경우


10.3 10.3 캡슐화캡슐화

IGMP 패킷의 캡슐화


캡슐화캡슐화 (( 계속계속 ))

IGMP 패킷의 캡슐화IGMP 메시지 프로토콜 값 : 2

멀티캐스트 주소 224.0.0.1 을 사용하여 질의 메시지를 보낸다

보고 메시지를 멀티캐스트 주소가 목적지 주소가 된다

캡슐화 될 때 TTL 값 : 1 – 범위가 LAN 이기 때문


10.4 10.4 MBONEMBONE

텍스트 , 음성 , 영상 데이터 전달을 위한 실험

시스템

IP 멀티캐스트 기능에 기초

LAN 의 멀티캐스팅과 터널링 사용

전송 계층으로 UDP 사용

향후에는 실시간 전송 프로토콜 (Real-Time Transport

Protocol) 로 대체 예상


10.5 10.5 IGMP IGMP 설계설계

그룹 데이블

타이머 집합

Group-join Module

Group-leaving Module

Input Module

Output Module


IGMP IGMP 설계설계 (( 계속계속 ))

IGMP 설계



그룹 테이블프로세스를 멤버로 갖는 멀티캐스트 주소 정보상태 (State) : FREE, DELAYING, IDLE

인터페이스 번호 : 패킷이 송수신되는 인터페이스그룹 주소 : 그룹 멀티캐스트 주소참조 계수 : 그룹과 연관된 프로세스 수



타이머 (Timer)DELAYING 상태에 있는 각 엔트리는 보고 전송을

관장하는 타이머 운영



그룹 가입 모듈Receive: a request from a process to join a group 1. Look for the corresponding entry in the table.2. If (found)

1. Increment the reference count.3. If (not found)

1. Create an entry with reference count set to one.2. Add the entry to the table.3. Inform the data link layer to update its configuration table.

4. Set the state to DELAYING.5. Start a timer.6. Return.



그룹 탈퇴 모듈Receive: a request from a process to leave a group

1. Look for the corresponding entry in the table.

2. If (found)

1. Decrement the reference count.

2. If (reference count is zero)

1. If (any timer for this entry)

1. Cancel the timer.


3. Return.



입력 모듈Receive: an IGMP message1. Check the message type.2. If (query)

1. Start a timer for each entry in the table with the state IDLE.2. Change each IDLE state to DELAYING state.3. Return.

3. If (report) 1. Look for the corresponding entry in the table. 2. If (found and state is DELAYING)

1. Cancel the timer for this entry.2. Change the state to IDLE.

4. Return.



출력 모듈Receive: a signal from a timer

1. Look for the corresponding entry in the table.

2. If (found and state is DELAYING)

1. Create a report.

2. Send the report.

3. Reset the state to IDLE.

3. Return.



IGMP 예제예제 초기 그룹 테이블

State Interface No Group Address Ref. CountIDLE m0 230.14.7.22 3DELAYING m1 229.72.14.8 1DELAYING m1 231.8.7.14 2FREEFREEFREE



예제 1그룹 가입 모듈이 프로세스로 부터 주소가 229.72.

14.8 인 그룹에 대한 가입 요청 수신

State Interface No Group Address Ref.Count------- ---------------- -------------------- --------------IDLE m0 230.14.7.22 3DELAYING m1 229.72.14.8 2DELAYING m1 231.8.7.14 2FREEFREEFREE



예제 2그룹 가입 모듈이 프로세스로 부터 주소가 230.14.

7.22 인 그룹에 대한 가입 요청

State Interface No Group Address Ref. Count------- ---------------- ------------------- --------------DELAYING m0 230.14.7.22 4DELAYING m1 229.72.14.8 2DELAYING m1 231.8.7.14 2FREEFREEFREE



예제 3두 번째 엔트리의 타이머가 만료되어 출력 모듈

호출그룹 주소 229.72.14.8 을 가진 보고 메시지를

보낸다State Interface No Group Address Ref. Count------- ---------------- -------------------- --------------DELAYING m0 230.14.7.22 4IDLE m1 229.72.14.8 2DELAYING m1 231.8.7.14 2FREEFREEFREE



예제 4그룹 탈퇴 모듈이 프로세스로부터 그룹 주소가 23

1.8.7.14 인 그룹의 탈퇴 요청을 받음

State Interface No Group Address Ref. Count------ ---------------- -------------------- --------------DELAYING m0 230.14.7.22 4IDLE m1 229.72.14.8 2DELAYING m1 231.8.7.14 1FREEFREEFREE



예제 5입력 모듈이 질의 메시지를 받음

State Interface No Group Address Ref. Count------ ---------------- -------------------- --------------DELAYING m0 230.14.7.22 4DELAYING m1 229.72.14.8 2DELAYING m1 231.8.7.14 1FREEFREEFREE



예제 6입력 모듈이 그룹 주소가 230.14.7.22 인 보고

메시지를 받음

State Interface No Group Address Ref. Count------- ---------------- -------------------- ---------------IDLE m0 230.14.7.22 4DELAYING m1 229.72.14.8 2DELAYING m1 231.8.7.14 1FREEFREEFREE



예제 7그룹 가입 모듈이 프로세스 주소가 237.30.30. 8 인

그룹에 대한 가입 요청 받음

State Interface No Group Address Ref. Count------- ---------------- -------------------- --------------IDLE m0 230.14.7.22 4DELAYING m1 229.72.14.8 2DELAYING m1 231.8.7.14 1DELAYING m0 237.30.30.8 1FREEFREE


10.6 10.6 요약요약


11.1 프로세스 -대 -프로세스 통신

11.2 사용자 데이터그램

11.3 검사합

11.4 UDP 동작

11.5 UDP 사용

11.6 UDP 설계

11.7 요약

제 제 11 11 장 장 UDPUDP


TCP/IP TCP/IP 프로토콜 모음에서 프로토콜 모음에서 UDP UDP 위치위치


UDP UDP 전송 프로토콜의 임무전송 프로토콜의 임무

프로세스 - 대 - 프로세스 통신 생성 : 포트 번호

이용

최소한의 오류 제어 메커니즘 수행

프로세스로부터 데이터 단위를 받아 신뢰성 없는

전달 제공

비연결형 , 신뢰성이 없는 전송 프로토콜

최소한의 오버헤드만 사용하는 간단한 프로토콜


11.1 11.1 프로세스프로세스 --대대 --프로세스 통신프로세스 통신


프로세스프로세스 --대대 --프로세스 통신프로세스 통신 (( 계속계속 ))

포트 번호프로세스 - 대 - 프로세스 통신 방법 : 클라이언트 /

서버

클라이언트와 서버 프로세스는 같은 이름을 가짐

Daytime client process / daytime server

원격 컴퓨터는 여러 개의 서버 프로그램 실행

로컬 컴퓨터로 여러 개의 클라이언트 프로그램 수행



프로세스 통신을 위해 필요한 사항로컬 호스트 (local host)

로컬 프로세스 (local process)

원격 호스트 (remote host)

원격 프로세스 (remote process)



프로세스 통신에서 포트 번호의 역할로컬 호스트와 원격 호스트 : IP 주소

프로세스 : 포트 번호

포트 번호 범위 : 0 ~ 65,535 사이 정수

잘 알려진 포트 번호 (well-known port number)

임시 포트 번호 (ephemeral port number)



포트 번호



IP 주소 대 포트 번호



IANA 범위잘 알려진 포트 : 0 ~ 1,023등록된 포트 (registered port) : 1,024 ~ 49,151동적 포트 (dynamic port) : 49,152 ~ 65,535



UDP 에 의해 사용되는 잘 알려진 포트Port Protocol Description

7 Echo Echoes a received datagram back to the sender

9 Discard Discards any datagram that is received

11 Users Active users

13 Daytime Returns the date and the time

17 Quote Returns a quote of the day

19 Chargen Returns a string of characters

53 Nameserver Domain Name Service

67 Bootps Server port to download bootstrap information

68 Bootpc Client port to download bootstrap information

69 TFTP Trivial File transfer Protocol

111 RPC Remote Procedure Call

123 NTP Network Time Protocol

161 SNMP Simple Network Management Protocol

162 SNMP Simple Network Management Protocol(trap)



소켓 주소 (Socket Address)각 종단 점에서 연결을 만들기 위해 필요한 주소


11.2 11.2 사용자 데이터그램사용자 데이터그램

8 바이트 고정 크기 헤더사용자 데이터그램 형식


사용자 데이터그램사용자 데이터그램 (( 계속계속 ))

사용자 데이터그램 형식발신지 포트 번호 (source port number)

목적지 포트 번호 (destination port number)

길이 (length) : 헤더 + 데이터

검사합 : 오류 발견



UDP 검사합에 포함된 부분의사 헤더 (Pseudoheader)

UDP 헤더

응용 계층으로부터 온 데이터



UDP 헤더에 첨부된 의사 헤더



송신자 검사합 계산UDP 데이터그램에 의사 헤더 추가검사합 필드 0 으로 채움전체를 16 비트 (2 바이트 ) 단위로 나눔전체 바이트가 짝수가 아니면 값이 0 인 바이트 추가1 의 보수 연산 이용 16 비트 섹션을 전부 더함결과의 부수를 취하여 검사합 필드에 삽입의사 헤더와 추가된 패딩 제거데이터그램을 IP 소프트웨어에 전달



UDP 사용자 데이터그램 검사합 계산



수신자 검사합 계산UDP 데이터그램에 의사 헤더 추가필요하면 패팅 추가전체 비트를 16 비트 섹션으로 나눔1 의 보수 연산 이용 섹션을 전부 더함결과에 대해 보수를 취함결과가 0 이면 의사 헤더와 추가된 헤더를 없애고

데이터그램을 받아들인다그렇지 않으면 폐기한다


11.4 11.4 UDP UDP 동작동작

비 연결형 서비스각 데이터그램은 서로 독립적연결 설정과 종료 과정 없이 서로 다른 경로로

전달될 수 있음작은 메시지를 보내는 프로세스만이 UDP 사용

흐름제어와 오류제어간단하고 신뢰성 없는 프로토콜흐름제어도 없고 윈도우 메커니즘도 없음검사합 외에는 오류 제어 메커니즘이 없음


UDP UDP 동작동작 (( 계속계속 ))

캡슐화와 역 캡슐화



UDP 에서 사용되는 큐



큐잉클라이언트에서 프로세스가 시작될 때

운영체제에게 포트번호 요청 ( 임시 )

구현에 따라 입력 큐 또는 입 / 출 큐 생성

프로세스가 종료 되면 큐는 제거

큐가 생성되어 있지 않으면 ICMP 프로토콜에게 “port unreachable” 메시지를 보낸 데이터그램은 폐기



다중화와 역 다중화


11.5 11.5 UDP UDP 용도용도

단순한 요청 -응답을 필요로 하는 프로세스흐름 제어와 오류 제어가 크게 필요하지 않은

프로세스내부적인 흐름 제어와 오류 제어 메커니즘을

가지고 있는 프로세스멀티캐스팅과 브로드캐스팅을 위한 전송 프로토콜SNMP 와 같은 관리 프로세스RIP(Routing Information Protocol) 와 같은 경로 갱신

프로토콜에 사용


11.6 11.6 UDP UDP 설계설계

UDP 패키지 구성 요소제어 블록 테이블

입력 큐

제어 블록 모듈

입력 모듈

출력 모듈


UDP UDP 설계설계 (( 계속계속 ))

UDP 설계



제어 블록 테이블 (Control Block Table)연결 포트를 추적하기 위한 테이블테이블 엔트리 ( 상태 , 프로세스 ID, 포트 번호 , 큐

번호 )

입력 큐 (Input Queue)프로세스당 하나씩 배정



제어 블록 모듈 (Control-Block Module)제어 블록 테이블 관리 담당

프로세스가 시작될 때 운영체제에게 포트 번호 요청

운영 체제는 서버에게 잘 알려진 포트 번호 ,

클라이언트는 임시 포트 번호 배정

프로세스 번호와 포트 번호를 제어 블록으로 보냄



제어 블록 번호 알고리즘Receive: a process ID and a port number.

1. Search the control block table for a FREE entry.

1. If(not found)

1. Delete an entry using a predefined strategy.

2. Create a new entry with the state IN-USE.

3. Enter the process ID and the port number.

2. Return



입력 모듈 (Input Module)IP 로 부터 데이터그램을 받는다제어 블록 테이블을 찾아서 데이터그램과 같은

포트 번호를 가진 엔트리를 찾는다있으면 엔트리 정보를 이용하여 데이터를 큐에 넣는다

없으면 ICMP 메시지를 생성



입력 모듈 알고리즘Receive: a user datagram from IP1. Look for the corresponding entry in the control-block table.

1. If(found) 1. Check the queue field to see if a queue is allocated.

1. If(no)1. Allocate a queue.

2. Enqueue the data in the corresponding queue.2. If(not found)

1. Ask the ICMP module to send an “unreachable port” message.

2. Discard the user datagram. 2. Return



출력 모듈 (output module) 데이터그램을 생성하여 보내는 책임을 가짐

Receive: data and information from a process

1. Create a UDP user datagram.

2. Send the user datagram.

3. Return.



예제 : 제어 블록 데이터의 초기값

State Process ID Port Number Queue Number

IN-USE 2,345 52,010 34

IN-USE 3,422 52,011

FREE

IN-USE 4,652 52,012 38

FREE



예제 1목적지 포트 번호가 52,012 인 데이터그램 도착

입력 모듈이 01 번호를 찾아냄

큐 번호 38 이 IN-USE 상태

데이터그램을 38 번 큐에 보냄

테이블은 변하지 않음



예제 2몇 초 후에 프로세스 시작

운영체제에게 포트 번호 요청

포트 번호 52,014 할당 받음

테이블에 엔트리 생성

이곳을 향한 데이터그램이 도착하지 않아 큐는 배정 하지 않음



예제 2 후의 제어 블록 테이블


IN-USE 2,345 52,010 34

IN-USE 3,422 52,011

IN-USE 4,978 52,014

IN-USE 4,652 52,012 38

FREE



예제 352,011 포트에 데이터그램 도착

테이블을 검사하여 큐가 배당되지 않음을 확인

모듈은 43 번 큐 생성



예제 3 후의 제어 블록 테이블


IN-USE 2,345 52,010 34

IN-USE 3,422 52,011 43

IN-USE 4,978 52,014

IN-USE 4,652 52,012 38

FREE



예제 4몇 초 후 52,222 포트에 데이터그램에 도착이를 위한 엔트리를 찾지 못함데이터그램은 폐기되고 , 발신지에 “ unreachable

port” 메시지를 보낼 것을 ICMP 에 요청


11.7 11.7 요약요약


12.1 프로세스간 통신

12.2 TCP 서비스

12.3 세그먼트

12.4 옵션

12.5 검사합

12.6 흐름 제어

12.7 오류 제어

제 제 12 12 장 전송 제어 프로토콜장 전송 제어 프로토콜 ((TCP)TCP)


제 제 12 12 장 전송 제어 프로토콜장 전송 제어 프로토콜 ((TCP)(TCP)( 계속계속 ))

12.8 TCP 타이머

12.9 연결

12.10 상태 천이 다이어그램

12.11 혼잡 제어

12.12 TCP 동작

12.13 TCP 설계

12.14 요약


TCP/IP TCP/IP 프로토콜 모음프로토콜 모음


전송 계층전송 계층 ((TCP)TCP) 이 제공하는 기능이 제공하는 기능

프로세스간 통신 개설 ( 포트 번호 이용 )

전송 단계에서 흐름 제어 메커니즘 제공 (슬라이딩

윈도우 프로토콜 이용 )

전송 단계에서 오류 제어 메커니즘 제공 (응답

패킷 , 시간 -초과 , 재전송 방식 이용 )

연결 지향의 신뢰성 있는 프로토콜


12.1 12.1 프로세스간 통신프로세스간 통신


12.1 12.1 프로세스간 통신프로세스간 통신 (( 계속계속 ))

클라이언트 /서버 통신에 필요한 사항

로컬 클라이언트 프로그램

원격 서버 프로그램

로컬 호스트

원격 호스트

포트번호

IP 주소



포트 번호



잘 알려진 (well-known) 포트 번호

Port Protocol

----- -----------

7 Echo

9 Discard

11 Users

13 Daytime

17 Quote

19 Chargen

20 FTP, Data

21 FTP, Control



잘 알려진 (well-known) 포트 번호 ( 계속 )

Port Protocol

----- -----------

23 TELNET

25 SMTP

53 DNS

67 BOOTP

79 Finger

80 HTTP

111 RPC



소켓 주소IP 주소와 포트 번호의 조합

종단간 연결 설정에 사용

클라이언트와 서버 소켓 주소 필요

IP 헤더 (IP 주소 ) 와 TCP 헤더 ( 포트 번호 ) 에

들어있음


12.2 12.2 TCP TCP 서비스서비스

스트림 데이터 서비스

전이중 서비스

신뢰성 서비스


12.2 12.2 TCP TCP 서비스서비스 (( 계속계속 ))

스트림 데이터 서비스송신 TCP

송신 응용 프로그램으로부터 문자 스트림 수신 ( 송신 버퍼 이용 )

적절한 크기인 세그먼트를 만들어 네트워크를 통하여 전송

수신 TCP 세그먼트를 수신 ( 수신 버퍼 이용 ) 데이터를 추출하여 문자 스트림으로 수신 응용 프로그램에

전달


12.2 12.2 TCP TCP 서비스서비스 (( 계속계속 ))

전이중 서비스동시에 양방향 전송송신 데이터와 수신 데이터에 대한 확인 응답을 함께 보내는 피기백킹 (piggybacking)

신뢰성 서비스확인 응답 메커니즘 이용


12.3 12.3 세그먼트세그먼트

TCP 를 이용하여 두 개의 장치간에 전달되는 데이터 단위


12.3 12.3 세그먼트세그먼트 (( 계속계속 ))

세그먼트 발신지 포트 번호 (source port address) : 전송 호스트 응용

프로그램의 포트 번호 목적지 포트 번호 (destination port address) : 수신 호스트 응용

프로그램의 포트 번호 순서 번호 (sequence number) : 세그먼트에 포함된 데이터의 첫번째 바이트에 부여된 번호

확인 응답 번호 (acknowledgement number) : 상대방 노드로부터 수신하고자 하는 바이트의 번호

헤더길이 (header length) : TCP 헤더 길이의 4바이트 워드 값 제어 (control) : 제어 또는 플래그



제어 필드



제어 필드의 플래그 종류

Flag Description

----- --------------

URG Urgent pointer field is valid

ACK Acknowledgment field is valid

PSH Push the data

RST Connection must be reset

SYN Synchronize sequence numbers

FIN Terminate the connection



세그먼트 ( 계속 )윈도우 크기 (window size) : 상대방이 유지해야

하는 바이트 단위의 윈도우 크기

검사합 (checksum) : 오류 제어

긴급 포인터 (urgent pointer) : 긴급 데이터

옵션 (option) : 옵션 정보


12.4 12.4 옵션옵션 ((option)option)

최대 40 바이트


12.4 12.4 옵션옵션 ((option)(option)( 계속계속 ))

옵션 -끝 (end of option)맨 끝에 패딩을 위해 사용되는 한 바이트 옵션



무 동작 (no operation)채우기 (filler) 로 사용되는 한 바이트 옵션



최대 세그먼트 크기 (maximum segment size :

MSS) 목적지에서 수신할 수 있는 데이터 세그먼트의 최대 크기

연결 설정 단계 중에 목적지에 의해 결정



윈도우 확장 인자윈도우 크기를 증가시키기 위해 사용새로운 윈도우 크기 = 헤더에서 정의된 윈도우 크기 * 2 윈도우 확장인자

최대 설정 값 : 16최대 윈도우 크기 : 216 * 216 = 232( 순서번호 값과

동일 )



타임스탬프 (timestamp)10바이트 길이 옵션왕복 시간 (round-trip time) 계산에 사용


12.5 12.5 검사합검사합

UDP 와 동일하며 필수 사항 (mandatory)의사 헤더 (pseudoheader) 를 세그먼트에 추가프로토콜의 값 : 6


12.6 12.6 흐름 제어흐름 제어 ((flow control)flow control)

목적지로부터 확인 응답을 수신하기 전에 발신지가 전송할 수 있는 데이터 양 정의

적용 방법 : 슬라이딩 윈도우 프로토콜 (sliding window protocol)

슬라이딩 윈도우 예 ( 고정 크기 )


12.6 12.6 흐름 제어흐름 제어 ((flow control)(flow control)( 계속계속 ))

포인터를 이용한 슬라이딩 윈도우



윈도우 크기 증가확인 응답 세그먼트 이용



윈도우 크기 감소



윈도우 관리목적지에서 증가 또는 감소



silly 윈도우 신드롬전송 / 수신 응용 프로그램이 데이터를 천천히

생성하거나 천천히 처리할 때 발생예 : 1 바이트 데이터 + 20 바이트 TCP 헤더 + 20 바이트 IP 헤더

송신측에서 발생하는 신드롬가능한 한 바이트 데이터를 전송하지 못하게 함데이터를 취합하여 큰 블록 데이터로 만들어 전송Nagle 알고리즘 적용 : 송신 TCP 에서 실행하는 알고리즘



수신측에서 발생하는 신드롬silly 윈도우 신드롬이 발생하는 상황에서 한 바이트

수신 처리 후에 윈도우 크기를 통보하게 되는 경우

Clark 해결 방법 : 충분한 공간이 생기거나 적어도 버퍼가 반 이상 비어있을 때까지 윈도우 크기를 0

으로 통일

확인 응답 송신 지연 : 수신 버퍼가 충분한 공간이 생길 때까지 확인 응답 보류


12.7 12.7 오류 제어오류 제어

오류 감지 메커니즘훼손 세그먼트손실 세그먼트순서가 어긋난 세그먼트중복 세그먼트

오류 정정 메커니즘


12.7 12.7 오류 제어오류 제어 (( 계속계속 ))

오류 발견과 정정오류 발견 도구 : 검사합 , 확인응답 , 시간 -초과세그먼트의 검사합 필드 이용 훼손 여부 확인수신을 송신측에 알려주는 확인응답 이용시간 -초과 전까지 확인응답 되지 않으면 훼손 또는 손실 간주

오류 정정 : 시간 -초과 카운터 이용 - 재전송


12.7 12.7 오류 제어오류 제어 (( 계속계속 ))

훼손 세그먼트


12.7 12.7 오류 제어오류 제어 (( 계속계속 ))

손실 세그먼트


12.7 12.7 오류 제어오류 제어 (( 계속계속 ))

확인응답 손실


12.7 12.7 오류 제어오류 제어 (( 계속계속 ))

중복 세그먼트시간 -초과 이전에 확인응답이 도착하지 않는 송신같은 순서번호를 가진 세그먼트는 폐기

순서가 잘못된 세그먼트데이터그램의 서로 다른 경로를 통한 전달로

인하여 발생이전의 세그먼트로 모두 수신하기까지 확인응답을

전송하지 않음시간 -초과가 발생하면 세그먼트가 재전송 됨


12.8 12.8 TCP TCP 타이머타이머

TCP 타이머 종류


12.8 12.8 TCP TCP 타이머타이머 (( 계속계속 ))

재전송 타이머 (retransmission timer)재전송 시간 : 세그먼트 전송 후 확인응답을

기다리는 시간

타이머가 끝나기 전 확인응답이 수신되며 타이머 소멸

확인응답이 수신되기 전 타이머가 종료되면 해당 세그먼트는 재전송되고 타이머 초기화

재전송 시간 = 2 * RTT(round-trip time)



Karn 알고리즘 전송된 세그먼트에 대해 확인 응답되지 않아 재전송된 경우 이전 세그먼트에 대한 확인응답인지 재전송에 대한

확인응답인지 여부 판단이 애매하다 RTT 값은 재전송 없이 확인응답 수신 전까지 변동이 없음

영속 타이머 (persistence timer)윈도우 크기가 0 인 경우를 처리하기 위한 타이머 수신 TCP 가 윈도우 크기 0 을 통보했는데 , 송신 TCP 가

이에 대한 확인응답을 보냈지만 수신 TCP 가 이를 수신하지 못함

양쪽 TCP 가 서로 기대되는 교착상태 (deadlock) 해결



Keepalive 타이머두 TCP 간에 설정된 연결이 오랫동안 휴지 (idle)

상태에 있는 것을 방지하기 위한 타이머시간 -종료 : 2 시간2 시간이 지나도록 세그먼트를 수신하지 못하면 7

5초 간격으로 10 개의 프루브 (probe) 전송응답이 없으면 다운으로 간주하고 연결 종료

시간 -대기 타이머 (time-waited timer)연결 종료 동안에 사용


12.9 12.9 연결연결

TCP : 연결 - 지향 프로토콜

발신지와 목적지 간에 가상 경로 설정

연결 설정과 연결 종료를 통하여 이루어짐


12.9 12.9 연결연결 (( 계속계속 ))

연결 설정4 단계 수행

1)호스트 A 는 호스트 B 에게 연결 설정 세그먼트를 전송(초기화 정보 )

2)호스트 B 는 호스트 A 에게 확인응답 세그먼트 전송

3)호스트 B 는 호스트 A 에게 초기화 정보 세그먼트 전송

4)호스트 A 는 호스트 B 에게 확인응답 세그먼트 전송


12.9 12.9 연결연결 (( 계속계속 ))

3 단계 핸드쉐이크 (three-way handshaking


12.9 12.9 연결연결 (( 계속계속 ))

연결 종료1)호스트 A 는 연결 종료를 알리고 세그먼트 전송2)호스트 B 는 A 의 요구에 대해 확인 응답하는

세그먼트 전송3)호스트 B 는 연결 종료를 알리는 세그먼트 전송4)호스트 A 는 B 의 요구에 대해 확인응답


12.9 12.9 연결연결 (( 계속계속 ))

4 단계 핸드쉐이크 (four-way handshaking)


12.10 12.10 상대 천이 다이어그램상대 천이 다이어그램

유한 상태 기기 (finite state machine) 이용 구현

TCP 상태State Description----- --------------CLOSED There is no connectionLISTEN The server is waiting for calls from the clientSYN-SENT A connection request is sent; waiting for acknowledgmentSYN-RCVD A connection request is receivedESTABLISHED Connection is establishedFIN-WAIT-1 The application has requested the closing of the connectionFIN-WAIT-2 The other side has accepted the closing of the connectionCLOSING Both sides have decided to close simultaneouslyTIME-WAIT Waiting for retransmitted segments to dieCLOSE-WAIT The server is waiting for the application to closeLAST-ACK The server is waiting for the last acknowledgment


12.10 12.10 상대 천이 다이어그램상대 천이 다이어그램 (( 계속계속 ))

상대 천이 다이어그램


12.10 12.10 상대 천이 다이어그램상대 천이 다이어그램 (( 계속계속 ))

상태 천이 다이어그램상태 (state) : 타원형한 상태에서 다른 상태로의 천이 : 지시선사선으로 나누어지는 두 개의 문자열

1)첫번째 열 : TCP 가 수신하는 입력2)두번째 열 : TCP 가 전송하는 출력

점선 : 서버실선 : 클라이언트가는선 : 비 정상적인 상황


12.11 12.11 혼잡 제어혼잡 제어

라우터가 패킷을 처리할 수 있는 속도보다 빠른 속도를 수신하는 경우 발생

패킷이 손실되어 목적지는 확인응답 패킷을 보내지 못함

재전송을 통한 복구


12.12 12.12 TCP TCP 동작동작

캡슐화와 역 캡슐화


12.12 12.12 TCP TCP 동작동작 (( 계속계속 ))

큐잉


12.12 12.12 TCP TCP 동작동작 (( 계속계속 ))

다중화와 역 다중화


12.13 12.13 TCP TCP 설계설계

전송 제어 블록 (TCB : Transmission Control Block)

타이머 (Timer)

메인 모듈 (Main Module)

입력 프로세스 모듈 (Input Process Module)

출력 프로세스 모듈 (Output Process Module)


12.13 12.13 TCP TCP 설계설계 (( 계속계속 ))

TCP 설계



전송 제어 블록 (TCB)연결 제어에 대한 정보 보관



전송 제어 블록 (TCB)상태 (state)

프로세스 (process)

로컬 IP 주소로컬 포트 번호원격지 IP 주소원격지 포트 번호인터페이스로컬 윈도우



전송 제어 블록 (TCB)( 계속 )원격지 윈도우송신순서번호수신순서번호왕복 (round-trip) 시간시간 초과 값버퍼 크기버퍼 포인터



타이머 TCP 동작을 처리하기 위한 여러 가지 타이머

메인 모듈 TCP 세그먼트 도착 시간 -초과 이벤트 발생응용 프로그램으로부터 메시지가 들어오는 경우

입력 처리 모듈 연결 설정 상태에서 수신하는 데이터나 확인응답을 처리하기

위해 필요한 기능담당 출력 처리 모듈

연결 설정 상태에서 응용 프로그램으로부터 수신한 데이터를 전송하기 위해 필요한 기능 담당


12.14 12.14 요약요약

tcp/ip 프로토콜 ( tcp/ip protocol suite)

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