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TCP/IP(Transmission Control Protocol / Internet Protocol)는 인터넷을 포함한 대부분의 컴퓨터 네트워크에서 데이터를 주고받기 위해 사용하는 핵심 프로토콜 스택이다. 1970년대 ARPANET에서 시작해 현재 인터넷의 표준 통신 규약으로 자리잡았다.

TCP/IP 4계층 모델

TCP/IP는 4개의 계층으로 구성된다. OSI 7계층 모델을 실용적으로 단순화한 것이다.

계층	이름	역할	대표 프로토콜
4	응용 계층	사용자 서비스 제공	HTTP, HTTPS, FTP, DNS, SMTP
3	전송 계층	종단 간 신뢰성·흐름 제어	TCP, UDP
2	인터넷 계층	패킷 라우팅·주소 지정	IP, ICMP, ARP
1	네트워크 접근 계층	물리적 데이터 전송	Ethernet, Wi-Fi

IP (Internet Protocol)

IP는 패킷의 주소 지정과 라우팅을 담당한다. 데이터를 패킷 단위로 분할해 목적지까지 전달하지만, 순서·신뢰성은 보장하지 않는다.

IPv4 주소

192.168.1.100
│   │   │ │
│   │   │ └── 호스트 번호
│   │   └──── 네트워크 번호
└───┴──────── 옥텟 (0~255, 총 32비트)

표현: 4개의 10진수를 점(.)으로 구분
주소 공간: 2³² ≈ 43억 개

IPv6 주소

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
총 128비트 → 2¹²⁸ ≈ 3.4 × 10³⁸ 개 (IPv4 고갈 문제 해결)

서브넷 마스크

IP:      192.168.1.100
서브넷:  255.255.255.0  (/24)
네트워크: 192.168.1.0
브로드캐스트: 192.168.1.255
사용 가능 호스트: 192.168.1.1 ~ 192.168.1.254 (254개)

TCP (Transmission Control Protocol)

TCP는 신뢰성 있는 양방향 스트림 전송을 보장하는 프로토콜이다.

3-Way Handshake (연결 수립)

클라이언트                서버
    │                      │
    │──── SYN (seq=x) ────>│  1. 연결 요청
    │                      │
    │<─ SYN+ACK (seq=y, ─── │  2. 요청 수락
    │    ack=x+1)           │
    │                      │
    │──── ACK (ack=y+1) ──>│  3. 확인
    │                      │
    │      연결 수립 완료    │

4-Way Handshake (연결 종료)

클라이언트                서버
    │──── FIN ────────────>│  1. 종료 요청
    │<─── ACK ─────────────│  2. 확인
    │<─── FIN ─────────────│  3. 서버도 종료
    │──── ACK ────────────>│  4. 최종 확인

TCP 주요 특성

특성	설명
순서 보장	시퀀스 번호로 패킷 순서 재조립
신뢰성	ACK + 재전송으로 손실 패킷 복구
흐름 제어	수신 버퍼 크기에 맞게 전송 속도 조절
혼잡 제어	네트워크 혼잡 시 전송 속도 감소
연결 지향	데이터 전송 전 연결 수립 필수

UDP (User Datagram Protocol)

UDP는 연결 없이 빠른 전송을 위한 프로토콜이다. 신뢰성 대신 속도를 우선한다.

헤더 크기: 8바이트 (TCP는 20바이트 이상)
신뢰성: 없음 (패킷 손실 허용)
순서 보장: 없음

TCP vs UDP

항목	TCP	UDP
연결 방식	연결 지향	비연결
신뢰성	보장 (재전송)	없음
순서 보장	있음	없음
속도	느림	빠름
헤더 크기	20~60바이트	8바이트
용도	웹, 이메일, 파일 전송	스트리밍, 게임, DNS

주요 응용 계층 프로토콜

프로토콜	포트	전송	용도
HTTP	80	TCP	웹 페이지
HTTPS	443	TCP	암호화 웹
FTP	21	TCP	파일 전송
SSH	22	TCP	원격 접속
DNS	53	UDP/TCP	도메인 이름 해석
SMTP	25	TCP	이메일 전송
DHCP	67/68	UDP	IP 자동 할당

패킷 캡슐화

데이터가 각 계층을 내려갈 때 헤더가 추가된다.

응용 계층:    [데이터]
전송 계층:    [TCP 헤더 | 데이터]          → 세그먼트
인터넷 계층:  [IP 헤더 | TCP 헤더 | 데이터] → 패킷
네트워크 접근: [이더넷 헤더 | IP | TCP | 데이터 | FCS] → 프레임

DNS (Domain Name System)

사용자가 브라우저에 "google.com" 입력
    ↓
DNS 리졸버에 쿼리 (UDP 포트 53)
    ↓
루트 DNS → .com TLD → google.com 네임서버
    ↓
IP 주소 반환: 142.250.196.46
    ↓
TCP 연결 후 HTTP 요청

블록체인과 TCP/IP

Bitcoin, Ethereum 등 블록체인 네트워크는 TCP/IP 위에서 동작하는 P2P 프로토콜이다.

Bitcoin P2P:  TCP/IP → Bitcoin 프로토콜 (포트 8333)
Ethereum:     TCP/IP → devp2p 프로토콜 (포트 30303)
Lightning:    TCP/IP → BOLT 프로토콜

참고문헌

•Tanenbaum, A.S. (2011). Computer Networks, 5th Edition
•Stevens, W.R. (1994). TCP/IP Illustrated, Volume 1
•RFC 793 — Transmission Control Protocol (1981)
•RFC 791 — Internet Protocol (1981)

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