헤더(Header)란?

헤더는 네트워크 통신에서 데이터 패킷의 앞부분에 붙는 제어 정보(control information)이다.
실제 전송하려는 데이터(페이로드)와 함께 전송되며, 데이터를 올바른 목적지로 전달하고 처리하는 데 필요한 메타데이터를 포함한다.

OSI 7계층별 주요 헤더

1. 데이터 링크 계층 (Layer 2) - 이더넷 헤더

• 출처: IEEE 802.3 표준
• 주요 필드:
  • 목적지 MAC 주소 (6 bytes)
  • 출발지 MAC 주소 (6 bytes)
  • 타입/길이 (2 bytes)
  • FCS (Frame Check Sequence)

2. 네트워크 계층 (Layer 3) - IP 헤더

IPv4 헤더 (RFC 791):

• Version (4 bits): IP 버전
• IHL (4 bits): 헤더 길이
• Type of Service (8 bits): QoS
• Total Length (16 bits): 전체 패킷 크기
• Identification, Flags, Fragment Offset: 단편화 관련
• TTL (Time To Live, 8 bits): 패킷 생존 시간
• Protocol (8 bits): 상위 프로토콜 (TCP=6, UDP=17)
• Header Checksum: 오류 검출
• 출발지 IP 주소 (32 bits)
• 목적지 IP 주소 (32 bits)

IPv6 헤더 (RFC 2460):

• 더 단순화된 구조 (40 bytes 고정)
• 128비트 주소 체계

3. 전송 계층 (Layer 4)

TCP 헤더 (RFC 793):

• 출발지 포트 (16 bits)
• 목적지 포트 (16 bits)
• Sequence Number (32 bits): 순서 번호
• Acknowledgment Number (32 bits): 확인 응답 번호
• Flags: SYN, ACK, FIN, RST 등
• Window Size: 흐름 제어
• Checksum: 오류 검출

UDP 헤더 (RFC 768):

• 출발지 포트 (16 bits)
• 목적지 포트 (16 bits)
• Length (16 bits)
• Checksum (16 bits)
• TCP보다 훨씬 단순 (8 bytes만)

4. 응용 계층 (Layer 7)

HTTP 헤더 (RFC 7230-7235):

GET /index.html HTTP/1.1
Host: www.example.com
User-Agent: Mozilla/5.0
Accept: text/html

헤더의 역할

1. 주소 지정: 출발지와 목적지 식별
2. 라우팅: 패킷 경로 결정
3. 오류 검출: Checksum을 통한 데이터 무결성 검증
4. 흐름 제어: 네트워크 혼잡 관리
5. 프로토콜 식별: 상위 계층 프로토콜 구분

캡슐화 (Encapsulation)

데이터가 각 계층을 거치며 해당 계층의 헤더가 추가되는 과정:

[응용 계층 데이터]
↓
[TCP 헤더][데이터]
↓
[IP 헤더][TCP 헤더][데이터]
↓
[이더넷 헤더][IP 헤더][TCP 헤더][데이터][이더넷 트레일러]

참고 문헌

• Tanenbaum, A. S., & Wetherall, D. J.
  (2010). Computer Networks (5th ed.). Pearson - 네트워크 기초 이론
• Stevens, W. R.
  (1994). TCP/IP Illustrated, Volume 1: The Protocols. Addison-Wesley - TCP/IP 프로토콜 상세 설명
• IETF RFCs: RFC 791 (IPv4), RFC 793 (TCP), RFC 768 (UDP), RFC 2460 (IPv6)