20180613 네트워크 정리 05 답변

Transport Layer

[ Types of Data deliveries ]

Trasnport Layer는 OS 내부에 구현되어 있다. 해당 계층은 TCP와 UDP를 다루는 계층이며, Transport Layer 에서 데이터 전송단위는 세그먼트(Segment)이다. 추가적으로 양 끝단(End to End)의 사용자들이 신뢰성있는 데이터를 주고받을 수 있도록 해주며, 상위 계층들의 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 처리하지 않도록 해준다. Transport Layer에서 데이터의 유효성과 효율성을 처리한다.

Transport Layer 는 특정 연결의 유효성을 제어하고, 일부 프로토콜은 stateful 과 connection-oriented 이다. 이는 Transport Layer에서 패킷들의 전송이 유효한지 검증하고 전송에 실패한 패킷들은 다시 전송한다는 것을 의미한다.

Application Layer (Message)

| 

Trasport Layer (Segment)

|

Network Layer (Packet)

데이터는 위의 모양으로 순차적으로 움직이며, Encapsulation 되고 있다. 네트워크 계층과 트랜스포트 계층의 차이는 논리적인 커뮤니케이션의 단위이며 네트워크 계층은 라우터가 어떻게 연결되는가에 대한 이야기이다.

Reliable & In-Order Delivery (TCP)

Reliable : 사용자가 보내는 데이터가 유실되지 않고 목적지까지 도달한다.

In-Order Delivery : 사용자가 보내는 데이터가 순서대로 목적지까지 도달한다.

Flow Control & Congestion Control (TCP)

- 사용자가 1GB 데이터를 TCP를 통해 보낸다고 한다면, 데이터 전송 속도를 조절함.

Flow-Control : 목적지가 받아들일 수 있는 속도를 고려한 것

Congestion-Control : 현재 네트워크의 상태를 고려한 것

멀티플렉싱 & 디멀티플렉싱

Transport Layer 에서 제공하는 기본적인 기능이다. 하나의 머신에는 여러 개의 프로세스가 존재하고, 개별 프로세스들은 개별 소켓이 존재한다. 소켓들은 다른 머신과의 통신을 위해 하나의 통로를 거쳐야 하며, 이 통로를 통과하는 과정을 멀티플렉싱이라고 표현한다.

멀티플렉싱 : Multi Input & Single Output

디멀티플렉싱 : Single Input & Multi Output

Sender 측에서 여러 개의 프로세스가 각자의 소켓을 가지고 메세지를 보낼 때 멀티플렉싱이 일어나고, Receiver 측에서는 디멀티플렉싱이 일어난다. Transport Layer 는 소켓 인터페이스를 직접적으로 다루는 계층이기 때문이다. 디멀티플렉싱은 어느 특정 소켓으로 데이터를 보낼 것인지 결정하기 위해서 필요하다. 

[ Transport Layer's Multiplexing & Demultiplexing ]

Checksum

데이터 전송 중에 전송 데이터의 에러여부를 판단할 수 있도록 해준다. 사용자는 에러가 담긴 메세지를 받지 않는다.

Packet Error Detection Algorithm

전송에러 & 패킷유실을 극복하면 사용자에게 신뢰성있는 데이터를 전송할 수 있다. 

(1) Error Detection

- Add Checksum bit

- Checksum 을 통하여 통과여부 확인 (통과(O) 정상, 통과(X) 에러)

(2) Feedback

- ACKs

- NAKs

-  Feedback에 따라서 재전송할지 여부 결정

=> Sender 는 Receiver 측에서 Feedback을 받아도 sequence number 를 이용하여 데이터를 재전송한다. 

Sequence Number

모든 "Packet" 마다 sequence number 가 부여되어 있다. sequence number 는 0과 1로만 구성되어 있으며 해당 sequence number 를 부여해서 해당 receiver 측이 금방 데이터를 제대로 받았는지 여부를 확인할 수 있다. 단순히 sequence number 에 대해서 잘 받았으면 1, 못받았으면 0 이런식으로 판단한다고 하지만, 실질적으로 이렇게 판단하지는 않는다. 아래의 예시를 살펴보자.

control bit 의 ack 가 0과 1로 된다는 의미로써 생각하고 실제 sequence number 와 acknowledgment number 는 In-Order Delivery 를 위해서 바이트 단위로 숫자가 증가한다.

Example)

TCP Connection 을 맺고, 6000 Bytes 의 데이터를 전송한다고 가정. 첫번째 Byte 의 sequence number는 10010 으로 되어있다. 5개의 세그먼트로 나누어서 데이터를 전송한다고 한다면 각각의 sequence number 은 얼마일까?? 단, 첫번째부터 네번째는 1000 Bytes 를 전송하고 마지막 세그먼트는 2000 Bytes 를 전송한다.

Solution)

1. Segment 1 ☞ sequence number : 10010 (Range : 10010 ~ 11009) [ 1000 Bytes ]

2. Segment 2 ☞ sequence number : 11010 (Range : 11010 ~ 12009) [ 1000 Bytes ]

3. Segment 3 ☞ sequence number : 12010 (Range : 12010 ~ 13009) [ 1000 Bytes ]

4. Segment 4 ☞ sequence number : 13010 (Range : 13010 ~ 14009) [ 1000 Bytes ]

5. Segment 5 ☞ sequence number : 14010 (Range : 14010 ~ 16009) [ 2000 Bytes ]

Node)

각각의 Connection 에서 전송되는 바이트들은 TCP가 무작위로 생성한 숫자번호에서 시작한다.

[ 참고링크 ]

[ Slideshare : Transport Layer ]