Network Layer : Network Protocols

Network-Layer Protocols

IPv4 기준으로 하나의 주요 프로토콜과 세개의 보조 프로토콜로 구성
주요 프로토콜:
- IPv4(Internet Protocol version 4)
  - 데이터 패킷화(packetizing), 포워딩(forwarding), 그리고 패킷의 전달(delivery)을 담당
보조 프로토콜:
- ICMPv4(Internet Control Message Protocol version 4)
  - IPv4가 데이터 전송 중에 발생할 수 있는 오류를 처리하도록 도움
  - 예: 목적지에 도달할 수 없거나, TTL(Time To Live)이 만료된 경우 에러 메시지 전달.
- IGMP(Internet Group Management Protocol)
  - IPv4에서 멀티캐스팅(multicasting, 한 번에 여러 호스트에 데이터 전달)을 지원할 수 있도록 돕는 프로토콜.
- ARP(Address Resolution Protocol)
  - IP 주소와 물리 주소(MAC 주소) 간의 매핑(mapping)에 사용
  - 즉, 네트워크 내에서 IP 주소를 MAC 주소로 변환하여 실제 데이터 전송이 가능하도록 해준다

Application layer (응용 계층):

사용자와 직접적으로 상호작용하는 다양한 응용 서비스 프로토콜이 위치.
Transport layer (전송 계층):

데이터의 신뢰성 있는 전송 및 연결을 담당.

예: TCP(신뢰성 있는 연결 지향), UDP(비연결, 비신뢰성, 빠른 전송), SCTP(멀티스트림 전송) 등
Network layer (네트워크 계층):

데이터 패킷을 목적지까지 전달하는 역할을 하며, 주요 프로토콜들이 함께 동작.
- IP (Internet Protocol): 패킷의 라우팅과 전달의 핵심 역할
- ICMP (Internet Control Message Protocol): 네트워크 진단 및 오류 보고
- IGMP (Internet Group Management Protocol): 멀티캐스트 그룹 관리
- ARP (Address Resolution Protocol): IP 주소 ↔ MAC 주소 변환
Data-link layer (데이터링크 계층):

물리 계층과 네트워크 계층 사이에서 데이터 전송을 담당, 실제 네트워크 기술(이더넷 등)에 따라 구현됨.
Physical layer (물리 계층):

실제 하드웨어(케이블, 신호 등)를 통한 데이터 전송을 담당

페이로드(Payload): 실제 데이터(상위 계층에서 전달받은 데이터)
IP 헤더의 상세 구조 (b. Header format)
- VER (Version, 4 bits): IP 버전(예: IPv4는 4)
- HLEN (Header Length, 4 bits): 헤더의 길이(4비트 단위)
- Service Type (8 bits): 서비스 유형(QoS, 우선순위)
- Total Length (16 bits): 전체 데이터그램의 길이(헤더+데이터)
- Identification (16 bits): 데이터그램 식별자(단편화에 사용)
- Flags (3 bits): 플래그(단편화 제어)
- Fragmentation Offset (13 bits): 단편화된 조각의 위치
- Time-to-Live (TTL, 8 bits): 데이터그램의 생존 시간(홉 수)
- Protocol (8 bits): 상위 계층 프로토콜(TCP=6, UDP=17 등)
- Header Checksum (16 bits): 헤더 오류 검출용 체크섬
- Source IP Address (32 bits): 출발지 IP 주소
- Destination IP Address (32 bits): 목적지 IP 주소
- Options + Padding (0~40 bytes): 선택적 옵션 필드 및 패딩(헤더를 32비트 배수로 맞춤)

Datagram : IP에서 사용되는 패킷, 가변 길이로 크게 두 부분으로 나뉨
- Header : 라우팅과 데이터 전달에 필수적인 다양한 정보를 담고 있다. 4바이트 단위로 나뉨
- Payload : 헤더 다음에 위치, 실제로 전송하고자 하는 데이터가 들어감