전송계층

왜 배우는가: 전송계층은 응용 프로그램이 네트워크 품질을 믿고 쓰도록 신뢰성과 프로세스 식별을 제공하는 기반 계층이다. 실무의 TCP·UDP 선택과 장애 분석에서 바로 쓰인다. 이 개념은 두 회차 1교시에 출제되었으므로 용어 정의와 기능 나열을 정확히 답할 수 있어야 한다.

출제 이력: 제117회 1교시 5번, 제111회 1교시 9번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄 정의

전송계층(Transport Layer)은 OSI 7계층의 4계층으로, 종단 간에 신뢰성 있는 데이터 전송과 응용 프로세스 식별을 담당하는 계층이다.

핵심 키워드

• 종단 간 통신(End-to-End)
• 포트 번호(Port Number)
• 다중화(Multiplexing)
• 역다중화(Demultiplexing)
• 연결 제어(Connection Control)
• 흐름 제어(Flow Control)
• 혼잡 제어(Congestion Control)
• 세그먼트(Segment)

이 여덟 개 키워드가 답안 본문의 골격이 된다. 각 용어의 뜻은 다음 절에서 푼다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 줄이면 전송계층은 보낸 데이터가 상대 응용 프로그램에 빠짐없이, 순서대로, 올바른 프로그램에 도착하도록 책임지는 계층이다. 네트워크 계층(IP)은 목적지 호스트까지 패킷을 보내 줄 뿐 손상과 유실을 막아 주지 않는다. 그 간극을 전송계층이 메운다.

정식 정의는 다음과 같다. 전송계층은 하위 네트워크 서비스 위에서 종단 호스트의 응용 프로세스 사이를 잇는 논리적 통신 채널을 제공하는 계층이다. 이 채널에는 연결 설정과 해제, 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어와 혼잡 제어가 포함된다.

핵심 용어는 다음과 같다.

• 다중화(Multiplexing): 여러 응용 프로그램의 소켓에서 데이터를 모아 헤더를 붙여 세그먼트를 만들고, 이를 네트워크 계층으로 내려보내는 기능이다.
• 역다중화(Demultiplexing): 수신한 세그먼트의 헤더를 보고 올바른 소켓으로 데이터를 전달하는 기능이다.
• 포트 번호(Port Number): 응용 프로세스를 식별하는 16비트 주소다. 값 범위는 0~65535이며, 최댓값은 2^{16}-1 이다.
• 세그먼트(Segment): TCP가 만드는 전송 단위다. UDP에서는 같은 역할의 단위를 데이터그램이라 부른다.
• 신뢰성 전송(Reliable Data Transfer): 오류 검출, 재전송, 순서 보장으로 데이터가 손상되거나 빠지지 않고 도착하도록 하는 기능이다.

포트 번호는 IP 주소와 함께 쓰여 소켓 주소를 이룬다. 예를 들어 10.1.1.100 주소의 웹서버에 HTTP 요청을 보내면 트래픽은 80번 포트로 전달된다. 같은 IP 주소를 쓰는 여러 서비스가 포트로 구분되는 원리다.

3. 등장 배경과 필요성

첫째, 네트워크 계층만으로는 신뢰성을 보장할 수 없다. 패킷은 서로 다른 경로로 전송될 수 있고, 도중에 손상되거나 유실될 수 있다. 전송계층이 없으면 응용 프로그램마다 재전송과 순서 맞춤을 따로 구현해야 한다. 공통 기능을 한 계층에 모아 중복 개발을 없앤 것이 전송계층이다.