OSI 7계층과 TCP/IP 4계층
두 모델은 네트워크 통신에 필요한 프로토콜들을 계층화하여 체계적으로 구성한 모델이다. 각각의 계층에 대한 역할과 구성이 다르지만, 네트워크 통신 과정을 계층화하여 이해하는 데 도움이 되는 공통점이 있다.
💡 TCP/IP는 인터넷에서 사용되는 실질적인 프로토콜들을 구성하고 있다. 반면, OSI 7계층은 각 계층의 기능과 역할에 대한 이론적인 설명을 제공한다.
OSI 모델이란?
- 개방형 시스템 상호 연결(OSI) 모델은 표준 프로토콜을 사용하여 다양한 통신 시스템이 통신할 수 있도록 국제표준화기구에서 만든 개념 모델이다. OSI는 상이한 컴퓨터 시스템이 서로 통신할 수 있는 표준을 제공하는 것이다.
- 이러한 OSI 모델은 컴퓨터 네트워킹의 범용 언어로 볼 수 있고, 이 모델은 통신 시스템을 7개의 추상적 계층으로 나누고 있다.
OSI 모델이 중요한 이유는 뭘까?
현대 인터넷은 OSI 모델을 엄격하게 따르지 않음에도 불구하고, OSI 모델은 네트워크 문제를 해결하는 데 아주 유용하다고 한다. 한 사람이 노트북에서 인터넷을 이용할 수 없게 되었거나 수천 명의 사용자가 이용하는 웹 사이트가 다운되었더라도, OSI 모델은 문제를 분석하고 문제의 원인을 분리하는 데 도움이 될 수 있다.
OSI 모델의 7가지 계층
7L. Application Layer (응용 계층)
- 사용자와 직접 연결되어 네트워크 접근을 돕는 계층
- 데이터 전송을 위한 인터페이스 제공
- 사용자로부터 입력 받은 정보를 하위계층에 전달함
- HTTP뿐만 아니라 SMTP 프로토콜이 있다. (SMTP는 이메일 통신을 가능하게 하는 프로토콜 중 하나)
예시) 예를 들어 A사용자가 B사용자에게 이메일을 보낸다고 할 때, 발송 버튼을 누르면 A의 이메일 애플리케이션이 이메일 메시지를 어플리케이션 계층으로 넘기게 된다. 이 때 어플리케이션 계층에서는 프로토콜을 SMTP로 선택하고 데이터를 프레젠테이션 계층으로 전달한다.
6L. Presentation Layer(표현 계층)
- 데이터를 응용계층에서 사용하는 표현으로 변환해주는 계층
- 데이터의 인코딩과 디코딩이 이루어진다.
- 예를 들어, 문자열을 ASCII코드로 변환
예시) 전달 받은 데이터를 압축하여 세션 계층으로 넘긴다.
5L. Session Layer (세션 계층)
- 컴퓨터간 연결인 세션의 생성과 유지를 관리하는 계층
- 오류 발생 시 복구 역할을 수행한다.
- Session: 프로세스들 사이에서 통신을 하기 위해 메시지 교환을 통해 서로를 인식한 이후부터 통신을 마칠 때까지의 기간
예시) 세션 계층은 세션을 시작하고 전송계층으로 데이터는 넘어간다.
4L. Transport Layer (전송 계층)
- 데이터를 신뢰성 있게 전송하기 위한 계층
- 패킷을 나누어 전송하고, 실패할 경우 다시 패킷을 보내는 등의 역할을 수행한다.
- TCP(Transmission Control Protocol)
- UDP(User Datagram Protocol)
예시) 전송계층에서 세그먼트로 나누어 네트워크 계층으로 넘어간다.
3L. Network Layer (네트워크 계층)
- 데이터 전송 경로, 순서 등을 결정하는 계
- 데이터를 packet 단위로 분할하여 전송하고, 수신시 합치는 역할을 한다.
- IP 주소를 사용하여 데이터를 전송한다.
예시) 패킷으로 다시 나누어져서 전달된다.
2L. Data Link Layer (데이터 링크 계층)
- 물리적인 기기들 사이에서 데이터를 전송하는 계층
- 패킷을 프레임(frame)으로 구성하고, 각 프레임에 대한 에러 검사와 수정을 진행한다.
- MAC 주소를 사용하여 기기와 기기를 구분하고 목적지를 설정, 그리고 전송을 수행한다.
예시) 프레임으로 나누어진다. 데이터 링크 계층은 해당 프레임을 물리적 계층으로 전달한다.
1L. Physical Layer (물리 계층)
- 데이터를 물리적인 신호로 변환하는 계층
- 단순 전달만 수행하며, 데이터를 검증하지 않는다.
- 비트 단위의 전기 신호를 전달한다.
예시) 물리적 계층은 데이터를 1과 0의 비트스트림으로 변환하고 물리적 매체를 통해 전송한다.
TCP/IP 4계층
4L. Application Layer (OSI 7계층에서 5, 6, 7계층)
- HTTP/FTP를 담당하는 계층
- 서버나 클라이언트 응용 프로그램이 이 계층에서 동작한다.
- 우리가 알고 있는 브라우저나 텔넷같은 서비스가 이 계층에서 동작한다.
DNS (Domain Name System)
인터넷에서 사용하는 이름을 해당 IP 주소로 변화해주는 서비스
SNMP (Simple Network Management Protocol)
네트워크 장비를 모니터링하고 제어하는 프로토콜
FTP (File Transfer Protocol)
TCP환경에서 파일 전송 프로토콜
TFTP (Trival File Transfer Protocol)
UDP환경에서 파일 전송 프로토콜
HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
웹상에서 정보를 주고받을 수 있는 프로토콜
3L. Transport Layer (OSI 7계층에서 전송 계층)
- TCP/UDP를 담당하는 계층
- TCP는 IP위에서 동작하는 프로토콜로, 데이터의 전달을 보증하고 보낸 순서대로 받게 해준다.
- 즉, 순서가 맞지 않거나 중간에 빠진 부분을 점검하여 다시 요청하는 일을 담당한다.
TCP (Transmission Control Protocol)
연결 지향적 (Connection Oriented)
신뢰적, 흐름제어, 에러지어 (순서번호, ACK번호 사용)
ACK 받지 못한 모든 데이터는 재전송
장점은 보장된 세그먼트로 전달하기에 신뢰성이 있다
단점은 연결을 위한 초기 설정 시간이 걸린다
UDP (User Datagram Protocol)
비연결 지향적 (Connectionless Oriented)
비신뢰적, 데이터를 보낸 후에 잘 도착햇는지 검사하는 기능이 없다
장점은 빠르며, 연결을 맺지 않으므로 제어 프레임 전송을 할 필요가 없기에 네트워크 부하를 줄일 수 있다
신뢰성보다는 고속성을 요구하는 멀티미디어 응용등에 일부 사용되고 있다
2L. Internet Layer (OSI 7계층에서 네트워크 계층)
- IP를 담당하는 계층
- IP를 사용하여 데이터의 원천지(origin)와 목적지(destination)에 관한 정보를 첨부한다.
- IP는 복잡한 네트워크 망을 통하여 가장 효율적인 방법으로 데이터의 작은 조각들을 되도록 빨리 보내는 일을 한다.
- 따라서 IP는 패킷 전달 여부를 보증하지 않고, 경로를 설정하여 어떻게든 빨리 보내도록 한다.
IP
비연결의 서비스를 제공하며, 발신지와 목적지까지의 라우팅 경로를 결정
ICMP
IP제어와 메시지 기능을 담당
ARP
IP주소를 이용해 상대방의 MAC주소를 알아오는 프로토콜 (브로드캐스트 요청, 유니캐스트 응답)
RARP
MAC주소에 해당하는 IP주소를 알아오는 프로토콜 (브로드캐스트 요청, 유니캐스트 응답)
1L. Network Layer (OSI 7계층에서 물리 + 데이터링크 계층)
- 이 계층은 Node-To-Node 간의 신뢰성 있는 데이터 전송을 담당하는 계층이다.
- 알맞은 하드웨어로 데이터가 전달되도록 MAC주소를 핸들링 하는 것 뿐 아니라, 데이터 패킷을 전기 신호로 변환하여 선로를 통하여 전달할 수 있게 해준다.
참고
https://www.cloudflare.com/ko-kr/learning/ddos/glossary/open-systems-interconnection-model-osi/
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