위클리 페이퍼12: 백엔드 네트워크 구조의 이해

Q1. TCP/IP 4계층 모델과 OSI 7계층 모델에 대해 각각 설명하고, 두 모델을 비교해보세요.

Q1-1. 답변

OSI 7계층 모델

국제표준화기구(ISO)에서 제정한 네트워크 통신의 표준 모델로, 데이터 통신 과정을 7개의 계층으로 분리하여 표준화한 이론적 구조

네트워크 시스템 간의 호환성을 높이고, 통신에 문제가 발생했을 때 어느 계층에서 문제가 생겼는지 빠르게 파악할 수 있다.

• 7계층 (응용 계층)
  • 사용자와 직접 상호작용
  • HTTP, FTP, DNS
• 6계층 (표현 계층)
  • 데이터 형식 변환, 압축, 암호화/복호화
  • SSL/TLS
• 5계층 (세션 계층)
  • 통신 세션 관리 및 연결/종료 유지
• 4계층 (전송 계층)
  • 신뢰성 있는 데이터 통신
  • TCP, UDP
• 3계층 (네트워크 계층)
  • 목적지까지의 경로 선택 및 주소 지정
  • IP, ICMP
• 2계층 (데이터링크 계층)
  • 직접 연결된 기기 간의 프레임 전송 및 MAC 주소 관리
• 1계층 (물리 계층)
  • 실제 비트(Bit) 단위의 물리적 전송
  • 케이블, 허브 등

TCP/IP 4계층 모델

OSI 모델보다 단순화된 인터넷 통신의 실질적인 표준이자 실무적 모델

현재 인터넷 구조의 근간이 되면서 실제 운영체제의 네트워크에 적용되어 있다.

• 응용 계층
  • OSI의 5~7계층을 통합한 계층
  • HTTP, FTP 등
• 전송 계층
  • OSI의 4계층과 동일하며 데이터의 신뢰성을 보장
  • TCP, UDP
• 인터넷 계층
  • OSI 3계층과 동일하며 IP 주소 관리 및 라우팅
  • IP, ICMP
• 네트워크 액세스 계층
  • OSI 1~2계층을 통합하여 실제 하드웨어 통신 담당

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Q2. 전송 계층에서 TCP와 UDP의 차이점은 무엇이며, 각각 어떤 상황에서 사용하는 것이 적절한가요?

Q2-1. 답변

TCP (Transmission Control Protocol)

신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하는 연결 지향형 프로토콜

• 특징
  • 통신을 시작하기 전에 3-Way Handshake라는 과정을 통해 먼저 안전하게 연결을 설정
  • 데이터를 주고 받을 때 순서를 보장
  • 패킷이 손실되면 재전송하여 데이터의 정확성을 100% 보장
• 단점
  • 연결 설정과 신뢰성 보장을 위한 처리 때문에 속도가 상대적으로 느림

UDP (User Datagram Protocol)

연결 설정 과정 없이 데이터를 즉시 전송하는 비연결형 프로토콜

• 특징
  • 3-Way Handshake 같은 사전 연결 작업이나 패킷 순서 보장, 오류 제어 기능이 없음
  • 파라미터 기록 등 복잡한 관리를 하지 않기 때문에 반응 속도가 매우 빠르고 서버가 수용할 수 있는 클라이언트 수도 더 많음
• 단점
  • 데이터 패킷이 중간에 손실되거나 순서가 뒤바뀔 수 있어서 신뢰성이 낮다.

각각을 사용하기 적합한 상황

• TCP가 적합한 상황
  • 정확성과 신뢰성이 최우선일 때
    • 데이터가 절대 유실되어서는 안 되는 은행 결제 및 이체 시스템
    • 웹 페이지 요청(HTTP), 이메일 전송, 파일 업로드
• UDP가 적합한 상황
  • 약간의 데이터 손실을 감수하더라도 빠른 속도가 최우선일 때
    • 지연 시간(Latency)이 짧아야 하는 온라인 실시간 게임 서버
    • 싱크와 속도가 중요한 실시간 영상/음성 스트리밍, 음성 통화

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