PDU — 프레임, 패킷, 세그먼트의 차이

# PDU — 프레임, 패킷, 세그먼트의 차이

## 계층마다 데이터 단위가 다른 이유

이더넷 통신을 공부하다 보면 "패킷을 전송한다", "프레임을 캡처한다", "세그먼트를 재조합한다" 는 표현이 섞여 나온다. 이것들은 같은 데이터를 가리키는 것처럼 보이지만, 엄밀히는 **어느 계층에서 바라보느냐에 따라 다른 이름을 가진다.**

이 개념을 **PDU(Protocol Data Unit)** 라 한다.

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## 계층별 PDU 이름

```
┌──────────────────────────────────────────────────────┐
│  TCP/IP 모델         OSI 7계층       PDU 이름         │
├──────────────────┬────────────────┬──────────────────┤
│ Application      │ 7. Application │                  │
│                  │ 6. Presentation│  Data (Message)  │
│                  │ 5. Session     │                  │
├──────────────────┼────────────────┼──────────────────┤
│ Transport        │ 4. Transport   │  Segment (TCP)   │
│                  │                │  Datagram (UDP)  │
├──────────────────┼────────────────┼──────────────────┤
│ Network (IP)     │ 3. Network     │  Packet          │
├──────────────────┼────────────────┼──────────────────┤
│ Network Access   │ 2. Data Link   │  Frame           │
│ (Ethernet)       │ 1. Physical    │  Bit             │
└──────────────────┴────────────────┴──────────────────┘
```

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## 캡슐화 (Encapsulation)

데이터가 상위 계층에서 하위 계층으로 내려가면서 각 계층의 헤더가 붙는다. 이것을 **캡슐화(Encapsulation)** 라 한다.

```
Application Data
      ↓  +TCP Header
TCP Segment
      ↓  +IP Header
IP Packet
      ↓  +Ethernet Header + FCS
Ethernet Frame
      ↓
Physical Bits (전선 위)
```

반대로 수신 시에는 하위 계층부터 헤더를 벗기며 올라간다(역캡슐화).

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## 구체적인 크기

각 헤더의 크기를 알면 전체 프레임 크기를 계산할 수 있다.

| 계층 | 헤더/트레일러 크기 |
|------|----------------|
| 이더넷 헤더 | 14 bytes (Dst MAC 6 + Src MAC 6 + EtherType 2) |
| IP 헤더 | 20 bytes (기본, 옵션 없음) |
| TCP 헤더 | 20 bytes (기본, 옵션 없음) |
| FCS (이더넷 트레일러) | 4 bytes |
| **총 오버헤드** | **58 bytes** |

1500 bytes MTU(Maximum Transmission Unit) 기준:
```
실제 전송 가능한 TCP payload = 1500 - 20(IP) - 20(TCP) = 1460 bytes
```

임베디드에서 큰 데이터를 전송할 때 MTU를 초과하면 IP 단편화(Fragmentation)가 발생한다. 가능하면 단편화를 피하는 것이 좋다.

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## Wireshark에서 보이는 PDU

Wireshark는 기본적으로 L2 이더넷 프레임 단위로 캡처한다. 계층별로 펼쳐보면 헤더가 구분되어 나타난다.

```
Frame 1: 74 bytes
  Ethernet II
    Destination: 00:0c:29:...(VMware)
    Source: aa:bb:cc:...
    Type: IPv4 (0x0800)
  Internet Protocol Version 4
    Source: 192.168.0.10
    Destination: 192.168.0.1
    Protocol: TCP (6)
  Transmission Control Protocol
    Source Port: 52341
    Destination Port: 80
    ...
```

임베디드 개발에서 "패킷이 제대로 왔는지" 디버깅할 때, Wireshark에서 각 계층을 순서대로 확인하는 습관이 중요하다.

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## 정리

"프레임", "패킷", "세그먼트"는 같은 데이터의 다른 이름이 아니라, 각 계층이 처리하는 **서로 다른 조각**이다. Wireshark 분석, 소켓 API 설계, lwIP 디버깅 모두 이 계층 개념을 기반으로 동작한다. 계층을 헷갈리면 디버깅 방향이 틀린다.

PDU — 프레임, 패킷, 세그먼트의 차이

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