[네트워크] OSI 7계층 모델과 TCP/IP 4계층 모델

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OSI 7계층

OSI 7계층은 국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로, 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것이다. 계층별 기능과 통신 과정을 단계별로 나누어 쉽게 알 수 있고, 특정 계층에 이상이 생긴다면 해당 계층만 수정해 문제를 해결할 수 있다. 각 계층별 설명은 다음과 같다.

1. 물리 계층 (Physical Layer)

주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해 통신 케이블로 데이터를 전송하는 역할
전송 단위는 비트(bit), 1과 0으로만 표현
데이터를 전달만 할뿐 데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 등은 전혀 고려하지 않음
예) 통신 케이블, 리피터, 허브

2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

물리 계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보 전달을 도와주는 역할
통신 중의 오류를 찾고 재전송하는 기능
MAC 주소를 통해 통신, 단위는 프레임(Frame)
포인트 투 포인트(Point to Point) 간 신뢰성있는 전송을 보장하기 위한 계층으로 CRC 기반의 오류 제어와 흐름 제어 필요
예) 이더넷, 브리지, 스위치

3. 네트워크 계층 (Network Layer)

데이터 전송 경로 및 IP 주소를 선택하고 경로에 따라 패킷을 전달해주는 역할
데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 라우팅 기능
다양한 길이의 데이터를 네트워크를 통해 전달, 기 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단 제공
라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션(Segmentation), 오류 제어, 인터네트워킹(Internetworking)
전송 단위는 Datagram(Packet), 데이터 전달로 실제 인터넷이 가능하게 만드는 계층
예) IP, 라우터

4. 전송 계층 (Transport Layer)

TCP나 UDP 프로토콜을 통해 통신을 활성화하기 위한 계층
포트 번호를 통해 수신 컴퓨터의 도착 프로세스를 찾아 데이터 전달
양 끝단의 사용자들이 신뢰성 있는 데이터를 주고받도록 오류 검출 및 복구, 흐름제어와 중복검사 수행
전송 단위는 Segment, 특정 연결 및 전송의 유효성을 제어하고 전송 실패한 패킷은 다시 전송하는 기능
예) TCP, UDP

5. 세션 계층 (Session Layer)

데이터가 통신하기 위한 논리적 연결
양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법 제공
세션 설정, 유지, 종료, 전송 중단 시 복구 기능
TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임
예) API, Socket

6. 표현 계층 (Presentation Layer)

데이터 표현에 대한 독립성을 제공하고 암호화하는 역할
코드 간의 번역을 통해 응용 계층으로부터 사용자 시스템에서 데이터 형식상의 차이를 다루는 부담을 덜어줌
파일 인코딩, 명령어 포장, 압축, 암호화
예) JPEG, MPEG

7. 응용 계층 (Application Layer)

최종 목적지로, 응용프로세스와 직접 관계하며 일반적인 응용 서비스 수행
사용자 인터페이스, 전자우편, 데이터베이스 관리 등의 서비스 제공
예) HTTP, FTP, SMTP, Telnet

TCP/IP 4계층

OSI 7계층이 네트워크 통신 시 데이터 표준을 정의한 것이었다면, TCP/IP 4계층은 이러한 네트워크 통신 이론을 실제로 사용하는 인터넷 표준이다. 상위 계층인 TCP는 데이터를 작은 패킷으로 나누어 인터넷을 통해 전송하거나 수신된 패킷들을 원래의 데이터 형태로 재조립하는 작업을 담당한다. 하위 계층인 IP의 경우에는 각 패킷의 주소 부분을 처리하며 패킷들이 목적지에 정확히 도달할 수 있게 하는 작업을 한다. 세부 계층별 설명은 다음과 같다.

1. 네트워크 인터페이스/접근 계층 (Network Interface/Access Layer)

OSI 모델의 '물리 계층' + '데이터 링크 계층'
유선 LAN 어댑터나 무선 LAN 어댑터가 처리할 수 있는 형태로 데이터를 변환하고 이 데이터를 목적지까지 전달하는 역할
하드웨어를 통해 물리적으로 인접하게 연결된 장비까지의 데이터 전달
헤더에는 하드웨어에 신호 및 데이터를 전달하는 데 필요한 정보를 덧붙임

2. 인터넷 계층 (Internet Layer)

OSI 모델의 '네트워크 계층'
목적지의 IP 어드레스 정보를 통해 목적지까지 데이터를 무사히 전달하는 역할
멀리 떨어져 있는 목적지 컴퓨터까지 도달할 수 있는 경로를 찾기 위해 라우터(router) 사용
헤더에는 수신 측의 컴퓨터 즉, 목적지 컴퓨터를 식별할 수 있는 정보를 덧붙임

3. 전송 계층 (Transport Layer)

OSI 모델의 '전송 계층'
응용 계층의 프로그램에서 전달받은 데이터를 목적지 응용 계층의 프로그램까지 전달하는 역할
응용 계층과 인터넷 계층 사이에서 데이터가 올바르게 전달되도록 중계
데이터가 제대로 전달되지 않았을 때 재전송 기능
데이터를 전송하기 적합한 크기로 작게 쪼갠 후, 헤더에는 데이터의 결합 순서와 목적지의 프로그램을 식별할 수 있는 정보를 덧붙임

4. 응용 계층 (Application Layer)

OSI 모델의 '세션 계층' + '표현 계층' + '응용 계층'
웹 서비스, 이메일 등과 같이 사용자가 실제로 사용할 수 있는 서비스를 제공하는 역할
전송 받은 데이터를 바탕으로 서비스를 처리할 뿐, 데이터 전송에는 관여하지 않음
예) 웹 브라우저와 웹 서버는 응용 계층에 속하는 프로그램이며, 이 때 주고받은 데이터는 페이지를 요청하는 URL과 그 응답 결과로 전달되는 웹 페이지 내용임