OSI 7 계층별 프로토콜(FTP, SMTP, POP3, IMAP, ICMP)

이번시간에는 주요 프로토콜인 FTP, SMTP, POP3, IMAP, ICMP를 정리해 보겠습니다.

네트워크 관련 업무를 할때,
1. 포트번호를 통해서 어떤 프로토콜인지 파악하고,
2. 각 프로토콜의 특징을 파악하는것은 매우 중요합니다.

📌FTP(File Transfer Protocol)

이름 그대로 파일(file)을 송수신(transfer) 할때 사용되는 프로토콜입니다.

포트번호: 20(데이터 채널), 21(제어 채널)
OSI 7계층에서 응용계층에 해당합니다.
서버-클라이언트 구조입니다.
암호화 기능이 없습니다.

*포트번호는 클라이언트가 아닌 서버측 포트입니다.

제어채널(Control Channel)과 데이터 채널(Data Channel)

FTP는 두가지 채널인 Control Channel(제어채널)과 Data Channel(데이터 채널)을 사용합니다. Control Channel은 클라이언트가 서버와 연결 하겠다와 같은 명령을 할때 사용되는 채널입니다. Data Channel은 데이터 전송을 할때 사용되는 채널입니다. FTP를 통해 파일을 주고 받기 위해서는 두 채널이 모두 열려있어야합니다.

FTP Mode

FTP는 두가지 모드인 Active 모드와 Passive Mode가 있습니다. 두 모드는 Data Channel(데이터 채널)의 포트번호를 통해 구분할수 있습니다. Active Mode를 사용할때는 FTP 서버의 Data Channel(데이터 채널)은 20번 포트를 사용하지만, Passive 모드를 선택하면 랜덤한 포트번호를 사용합니다.

Active Mode

(데이터 채널을 기준으로) 서버가 클라이언트에게 접속을 시도하는 모드입니다.

1. 클라이언트 제어채널(random port: 6120)에서 서버의 제어채널(21)로 접속을 요청합니다. 이때 클라이언트는 서버와 데이터를 주고받을수 있는 데이터채널(random port: 6121)을 알려줍니다.

2. 서버는 응답을 잘 받았다는 의미의 ACK 응답을 전송합니다.

3. 서버의 데이터채널(20)은 클라이언트의 데이터채널(random port: 6121)으로 접속을 요청합니다

4. 클라이언트는 응답을 잘 받았다는 의미의 ACK 응답을 전송하며 파일 송수신이 시작됩니다.

Passive Mode

(데이터 채널을 기준으로) 서버가 클라이언트에게 접속을 시도하는 모드입니다.

클라이언트의 제어채널(random port: 6121)에서 서버의 제어채널(21)에 Passive 모드로 연결한다는 의미의 PASV 명령을 요청합니다.(액티브가 기본값이므로 Passive 모드의 요청이 필요합니다.)
서버는 응답을 잘 받았다는 의미의 ACK 응답과 서버의 데이터 채널(1025)을 보냅니다.
(Passive 모드에서는 데이터채널의 포트번호가 랜덤하다는것을 알수있습니다.)
클라이언트의 데이터 채널(6121)에서 서버의 데이터 채널(1025) 연결을 요청합니다.
서버는 응답을 잘 받았다는 의미의 ACK 응답을 전송하며 파일 송수신이 시작됩니다.

📌이메일 송수신 프로토콜 SMTP, POP3, IMAP

메일 시스템 구조

메일 시스템은 서버-클라이언트 구조로 되어있습니다. A,B,C는 메일 서버에 해당하며, 메일서버는 메일을 저장하는 공간인 메일 박스를 가지고 있습니다. PC1과 PC2는 메일 클라이언트에 해당하며, 메일을 송수신하는 기능을 합니다. 대표적인 메일 송신 프로토콜은 SMTP가 있고 메일 수신 프로토콜은 POP3와 IMAP이 있습니다.

만약 Sunny라는 사용자가 Sally에게 메일을 보낼때 Sunny에서 메일서버A에게 송신할때와 메일서버A에서 메일서버B로 송신할때 모두 SMTP 프로토콜이 동작합니다. 이후에는 Sally가 메일서버를 통해 메일을 수신하므로 POP3와 IMAP이 동작합니다.

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)

메일을 송신 하는데 사용되는 프로토콜입니다.

Port: TCP 25
암호화 기능을 제공하지 않습니다.

POP3(Post Office Protocol version3), IMAP(Internet Message Access Protocol)

두 프로토콜은 메일을 수신하는데 사용되는 프로토콜입니다.
POP3는 110포트를 사용하고, IMAP은 143번 포트를 사용합니다.

두 프로토콜은 어디서 메일이 관리되는지에 따라 나뉘어 집니다.
POP3는 메일서버의 메일박스에서 메일 클라이언트로 메일을 다운로드하여 저장합니다. 다운로드 이후에는 메일박스에 있는 메일은 삭제됩니다. 하지만 IMAP은 메일서버의 메일박스에서 메일을 저장하고 인터넷을 통해서 접근 및 관리합니다.

POP3는 메일이 로컬에 저장되있기 때문에 오프라인 환경에서도 접근이 가능합니다.

IMAP은 서버에서 메일을 관리하므로 메일 정보가 동기화 되어 여러기기에서 접근할수있어 관리하기에 편리합니다. 하지만 서버가 취약하다면 메일정보가 탈취될수있는 위험이 존재합니다.

📌ICMP(Internet Control Message Protocol)

ICMP는 IP레벨의 통신이 잘되고 있는지 진단하거나 네트워크 내에서 발생하는 오류 메세지를 전달하는 프로토콜입니다.

네트워크 계층의 프로토콜
IP와 ICMP는 함께 구현됨
Type과 Code를 통해서 메세지를 파악할수 있음
IP 통신을 확인하는 명령어로는 ping이 있음

ICMP 헤더구조

ICMP의 헤더구조는 매우 단순하며 Type과 Code를 통해서 패킷정보를 파악할수 있습니다.

ICMPv4 주요 메세지

ICMPv4외에도 ICMPv6도 있으며 전반적인 의미를 파악하기 위해 Code 부분은 생략하였습니다.

타입 0번과 8번은 통신이 잘되고 있는지 확인하는 타입으로 8번이 요청하는 부분으로 0번이 응답하는 부분입니다.

3, 5, 11번은 에러관련 타입으로
3번은 목적지에 도달하지 못했을때 발생하는 문제로 보통 출발지에서 목적지까지의 경로설정을 잘못했을때 발생합니다. 11번은 생존시간 TTL이 초과됬을때 일어나는 문제로 보통 도착지에 방화벽이 있어 막히는 경우가 있습니다.
8번은 원격지의 경로를 저장하고 있는 라우팅 테이블을 수정할때 사용합니다. 라우팅 테이블을 조작할수 있기 때문에 보안적인 문제가 있으며 최근에는 잘 사용되지 않습니다.

참고자료

FTP

SMTP, POP3, IMAP

ICMP