TCP/IP 핵심 개념과 설계 원리

패킷에서 혼잡제어·진단까지 TCP/IP가 작동하는 한 흐름

지식이야기 제작팀 지음

지식이야기 2026년 01월 02일 출간

작품소개

책소개

이 책은 TCP/IP 네트워크를 처음 체계적으로 이해하려는 독자를 위해, 인터넷이 “동작하는 규칙”을 계층과 프로토콜의 설계 원리로 설명하는 기초 기술서다. 네트워크 문제를 설정이나 장비의 특성으로만 보지 않고, 패킷 전달과 상태 관리, 오류와 혼잡, 관측과 진단이 연결된 시스템으로 정리한다.

내용은 TCP/IP를 계층 분리와 종단 간 원칙 관점에서 정의하고, 링크 계층에서 프레임이 전달되는 방식과 스위칭, VLAN, MTU 같은 제약이 상위 계층에 어떤 영향을 주는지 다룬다. 이어서 IP 주소와 서브넷 설계, ARP와 ICMP가 수행하는 주변 역할, 라우팅 테이블과 경로 선택의 논리를 통해 패킷이 목적지까지 도달하는 구조를 설명한다. 또한 UDP와 TCP의 전송 방식 차이를 신뢰성, 순서 보장, 흐름 제어 관점에서 비교하고, TCP 혼잡제어가 지연과 손실, 공정성의 균형을 어떻게 맞추는지 정리한다. 나아가 DNS, HTTP, TLS 같은 상위 계층이 네트워크 성능과 장애 증상에 어떤 방식으로 반영되는지 연결하고, 마지막으로 패킷 캡처와 지표 해석을 기반으로 한 관측과 장애 분석, 운영의 기본 틀을 제시한다.

이 책은 개인 경험이나 특정 벤더 장비 설정, 고급 최적화 기법을 전제로 하지 않는다. 대신 표준적인 개념과 프로토콜 동작 원리를 중심으로, 독자가 네트워크를 설명 가능한 구조로 이해하고 문제의 원인을 계층별로 분리해 해석할 수 있도록 돕는다.

목차

1장 TCP/IP를 시스템으로 이해하기
계층이 분리하는 책임의 범위
패킷 교환과 상태 없는 전달의 의미
종단 간 원칙이 만드는 설계 방향
지연, 손실, 대역폭의 기본 트레이드오프
오류가 정상 동작이 되는 네트워크 관점
관측 지점과 문제 원인의 분리

2장 링크 계층과 프레임 전달
프레임 구조와 오류 검출의 역할
MAC 주소와 로컬 전달의 범위
스위칭과 브로드캐스트 도메인의 의미
VLAN이 만드는 논리적 분리
MTU와 단편화 문제의 출발점
링크 계층 혼잡과 큐잉의 영향

3장 IP 주소와 서브넷 설계
IPv4 주소 구조와 서브넷 마스크
CIDR과 주소 집계의 논리
기본 게이트웨이와 로컬/원격 판단
IPv6 주소와 확장된 주소 공간
주소 할당과 DHCP의 동작 구조
사설 주소와 공인 주소의 경계

4장 ARP, ICMP, 주변 프로토콜의 역할
ARP 질의와 캐시가 작동하는 방식
주소 충돌과 ARP 스푸핑의 위험 지점
ICMP가 전달하는 오류와 진단 신호
TTL과 루프 방지의 구조
PMTU 탐지와 경로 단편화 회피
네트워크 진단이 가능한 이유

5장 라우팅의 원리와 경로 선택
라우팅 테이블과 최장 일치 규칙
정적 라우팅과 동적 라우팅의 차이
AS 개념과 인터넷의 경로 분리
내부 라우팅과 외부 라우팅의 관점
NAT가 경로와 상태에 주는 영향
정책 라우팅과 트래픽 제어의 의미

6장 UDP와 애플리케이션 전송
비연결형 전송의 장점과 한계
포트와 소켓이 만드는 다중화
순서 보장과 재전송이 없는 이유
지연 민감 트래픽의 특성
체크섬과 오류 검출의 범위
애플리케이션이 책임지는 신뢰성

7장 TCP 연결과 신뢰성 메커니즘
3-way 핸드셰이크의 상태 전이
시퀀스 번호와 ACK의 의미
슬라이딩 윈도우와 흐름 제어
재전송 타이머와 RTT 추정
순서 뒤바뀜과 중복 패킷 처리
연결 종료와 TIME_WAIT의 역할

8장 혼잡제어와 공정성의 설계 원리
혼잡의 징후와 손실의 의미
AIMD와 윈도우 조절의 직관
슬로 스타트와 혼잡 회피의 단계
큐잉 지연과 버퍼블로트 문제
AQM과 ECN의 기본 개념
경쟁 흐름 간 공정성의 조건

9장 DNS, HTTP, TLS와 상위 계층의 연결
이름 해석이 네트워크에 필요한 이유
DNS 캐시와 지연의 관계
HTTP 연결 재사용과 성능 영향
TLS 핸드셰이크와 인증 구조
세션 재개와 지연 감소의 원리
애플리케이션 실패가 네트워크처럼 보이는 이유

10장 관측, 장애 분석, 운영의 기본 틀
패킷 캡처와 흐름 기반 관측의 차이
지연, 손실, 재전송 지표의 해석
라우팅 문제와 이름 해석 문제의 분리
방화벽과 NAT이 만드는 증상
가용성과 성능의 모니터링 기준
변경 관리와 재현 가능한 트러블슈팅

인물정보

저자(글) 지식이야기 제작팀

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