캡슐화가 데이터를 감싸는 방식

데이터가 전송되기 위해 프로토콜 스택을 따라 아래로 이동할 때, 각 계층은 자체 제어 정보를 추가합니다. 이 과정을 캡슐화라고 합니다. 편지를 봉투 하나에 넣고, 그 봉투를 더 큰 봉투에 넣은 다음 우편 자루에 넣는 것처럼, 각 계층은 반대편의 대응 계층을 위한 헤더로 데이터를 감쌉니다. 캡슐화는 계층형 모델이 실제로 네트워크 전송을 위해 데이터를 준비하는 방식입니다.

각 계층이 추가하는 정보는 대부분 헤더입니다. 헤더는 페이로드 앞에 배치되는 작은 제어 데이터 블록입니다. 헤더는 수신 측의 대응 계층에 데이터를 처리하는 방법을 알려 줍니다. 데이터가 어디로 가는지, 어떤 프로토콜을 사용하는지 등을 담고 있습니다. 일부 계층은 데이터 뒤에 트레일러도 추가합니다. 헤더는 데이터 전달을 가능하게 하는 지침입니다.

캡슐화는 애플리케이션 계층에서 시작합니다. 웹 요청과 같은 실제 데이터가 이 계층에서 생성됩니다. 이 데이터는 이동을 시작하기 위해 전송 계층으로 전달됩니다. 처음에는 네트워크 헤더가 없는 메시지 자체일 뿐입니다. 데이터가 스택을 따라 전선 쪽으로 내려갈 때 각 하위 계층이 필요한 정보를 추가합니다.

전송 계층에서는 포트 번호와 TCP의 경우 순서 번호 및 확인 응답 정보가 포함된 헤더를 추가합니다. 데이터와 이 헤더를 합친 것을 세그먼트(TCP) 또는 데이터그램(UDP)이라고 합니다. 이 헤더는 데이터가 올바른 애플리케이션에 도달하도록 하며, TCP를 사용하면 반대편에 안정적으로 순서대로 도착하도록 보장합니다.

그다음 인터넷 계층은 출발지와 목적지 IP 주소가 들어 있는 IP 헤더를 추가합니다. 그 결과물을 패킷이라고 합니다. 이 헤더를 통해 라우터는 네트워크를 가로질러 올바른 장치까지 데이터를 전달할 수 있습니다. 이제 전송 세그먼트는 패킷 안에 감싸여 IP 계층의 페이로드가 되며, IP 계층은 자체 헤더만 읽습니다.

마지막으로 링크 계층은 MAC 주소가 담긴 헤더와 오류 검사를 위한 트레일러를 추가하여 프레임을 만듭니다. 프레임은 비트 형태로 실제 케이블이나 공중으로 전송되는 단위입니다. 각 계층이 포장 정보를 추가하면 원래 데이터는 완전히 캡슐화되어 로컬 매체를 통해 전송될 준비를 마칩니다.

감싸인 데이터는 각 단계에서 고유한 이름을 가지며, 이를 통틀어 프로토콜 데이터 단위라고 합니다. 순서는 데이터(애플리케이션), 세그먼트(전송), 패킷(인터넷), 프레임(링크)입니다. 이 이름을 알면 지금 어떤 계층을 이야기하는지 즉시 파악할 수 있습니다. 누군가 패킷이라고 하면 인터넷 계층을, 프레임이라고 하면 링크 계층을 의미합니다.

모든 계층에서 상위 계층으로부터 전달받은 데이터는 페이로드가 되고, 새로운 헤더가 그 앞에 추가됩니다. 각 계층은 상위 계층의 모든 내용을 불투명한 페이로드로 취급하고 자체 헤더에만 관심을 둡니다. 각 계층이 내부 세부 정보를 무시하는 이러한 중첩 구조 덕분에 계층이 서로 독립적으로 유지되고 설계가 깔끔해집니다.

수신 장치에서는 역캡슐화라는 반대 과정이 진행됩니다. 데이터가 스택을 따라 위로 이동하면서 각 계층은 자체 헤더를 읽고 제거한 다음 페이로드를 상위 계층으로 전달합니다. 링크 계층은 프레임을 제거하고, 인터넷 계층은 IP 헤더를 제거하는 식으로 진행되어 원래 데이터가 애플리케이션에 도달합니다. 아래로 감싸고 위로 풀어냅니다.

캡슐화는 계층형 네트워킹이 실제로 작동하게 하는 과정입니다. 각 계층은 자체 헤더만 사용해 역할을 수행하면서 상위 계층을 변경하지 않은 채 전달할 수 있습니다. 따라서 한 계층을 변경해도 다른 계층이 영향을 받지 않으며, 네트워크 문제는 헤더에 숨어 있는 경우가 많습니다. 올바른 계층에서 헤더를 읽는 것은 핵심 문제 해결 기술입니다.

캡슐화는 데이터가 아래로 내려갈 때 각 계층에서 헤더를 추가하고, 때로는 트레일러도 추가합니다. 데이터는 세그먼트가 되고, 이어서 패킷, 마지막으로 전선으로 전송할 준비가 된 프레임이 됩니다. 도착하면 역캡슐화가 진행되어 올라가는 과정에서 각 헤더를 역순으로 제거합니다. 각 계층은 자체 헤더만 읽고 나머지는 페이로드로 취급하며, 이것이 바로 계층형 네트워킹을 실용적으로 만드는 원리입니다.

데이터가 위에서 아래로 캡슐화될 때 데이터 단위의 올바른 순서는 무엇인가요?

캡슐화는 데이터가 스택을 따라 내려갈 때 각 계층에서 헤더를 추가하고, 때로는 트레일러도 추가하여 데이터를 감쌉니다. 데이터 단위는 데이터(애플리케이션)에서 세그먼트(전송, 포트 추가), 패킷(인터넷, IP 주소 추가), 프레임(링크, MAC 주소와 오류 검사 추가)으로 이어집니다. 도착하면 역캡슐화를 통해 올라가는 과정에서 각 헤더를 제거합니다. 각 계층은 자체 헤더만 읽습니다.