[네트워크] OSI 7 계층(OSI 7 Layers)과 TCP/IP 모델

OSI 7 계층(Open System Interconnection 7 Layers)

 

OSI(개방형 시스템 간 상호접속)는 7개의 계층으로 구성된 데이터 전송 참조 표준모델이다.

 

통신이 발달하면서 여러 업체들은 통신 시장에 뛰어들었고,

그 결과로 제품 간 규격과 작동 방식이 달라 원활한 통신이 어려웠다.

이에 국제 표준화 기구(ISO; International Organization for Standardization)가

만든 모델이 바로 OSI 7 계층 참조모델이다.

 

 

모델

 

계층		프로토콜 데이터 단위(PDU)	사용 예	역할
7	응용(Application)	DATA	FTP, SMTP, HTTP 등	사용자가 응용프로그램을 통해 OSI 환경 서비스에 접근할 수 있도록 한다.
6	표현(Presentation)		ASCII, SSL, MIME, HTML, XML 등	통신 간 표현의 차이를 해결하기 위해, 번역과 데이터 압축, 암호화와 복호화 등을 수행한다.
5	세션(Session)		Soket, SSH, TLS, RPC, NFS 등	모든 통신을 연결 또는 종료하고, 동기화를 통해 데이터 관리와 순서를 점검한다.
4	전송(Transport)	Segment / Datagram	TCP, UDP, NBF, RTP, Proxy 등	데이터와 연결에 신뢰성을 담당하며, 분할과 재조립, 오류 관리를 한다.
3	네트워크(Network)	Packet	IPv4, IPv6, ICMP 등	주소를 이용하여 경로를 설정하고, 분실된 패킷에 대한 오류 제어 기능을 담당한다.
2	데이터 링크(Data link)	Frame	MAC, PPP, ATM, IEEE 802.2 등	노드 간 연결을 담당하며, 물리적 주소 식별과 변조 체크를 통해 신뢰성을 보장한다.
1	물리적(Physical)	Bit	Cable, DSL, USB, ISDN, CSU 등	물리적 전송을 담당하고, 전기적, 기계적 전송을 수행한다.

 

참고로 1~3계층은 하위 계층(Low layer) 또는 매체 레이어(Media layer)라고 하며,

4~7계층은 상위 계층(High layer) 또는 호스트 레이어(Host layer)라 한다.

 

하위 계층은 각 장치에서 이미 설정된 로직에 의해 자동적으로 역할을 수행하나,

상위 계층은 개발자가 직접 로직을 구성하여 통신이 이루어지는 소프트웨어적 요소가 존재한다.

 

그리고 PDU는 각 계층에서 프로토콜 제어 정보를 하위로 전달할 때 사용되는 데이터 단위다.

 

 

 

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이동 경로

 

사용자의 데이터 전송시,

최상위인 7 계층부터 데이터의 앞부분(헤더; Header)에 PDU를 누적하며

밑으로 6->5->4-> ... ->1 계층까지 내려오게 된다. (*데이터 캡슐화)

 

이렇게 완성된 데이터는 전기적 신호를 통해 목적 시스템에 전달되고,

이번엔 역순으로 1->2-> ... ->7 계층까지 데이터를 풀이하게 된다.

 

*데이터 캡슐화(Data Encapsulation)

: 데이터에 PDU를 누적하고 이를 전송하는 것을 말한다.

이는 기존의 데이터를 감싸서 보호하고 안전하게 전달될 수 있도록 한다.

 

마치 우리가 택배를 보낼 때,

상자에 물건 넣고 신문지 넣고 완충재 넣고 테이프로 감싼 후

쇼핑백에 담아 택배붙이러 가는 것과 같다.

 

받은 상대는 반대로 쇼핑백 빼고 테이프 뜯고 완충재 빼고 신문지를 뺀 후,

마침내 물건을 받게된다.

 

 

 

 

TCP/IP 프로토콜과 인터넷의 탄생

 

앞서 소개한 OSI 7 계층을 생각해보자.

이것은 마치 우리집이 2층이고 친구집이 1층 일 때, 계단이 7개나 있는 셈이다.

만약 전쟁을 하고 있는 상황이라면 과장된 표현으로, 기다리다 총맞을 수 있다.

 

그래서 미국 국방성은 이러한 자원 낭비를 줄이고 효율적으로 개선하기 위해

ARPANET(Advanced Research Project Agency Network) 프로젝트를 진행한다.

 

이렇게 탄생한 것이 TCP/IP 프로토콜이다.

 

이후에는 과학 연구목적으로 미국의 전지역을 연결하기 위한

NSFNET(National Science Foundation Network)과 ARPANET이 만나면서

지금의 인터넷(Internet)이 탄생하게 되었다.

 

 

 

 

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OSI 모델 vs TCP/IP 모델

 

 

(이미지 출처 : dummies.com)

 

TCP/IP 프로토콜은 기존의 OSI 참조모델을 4가지 계층으로 줄인 프로토콜이다.

위 이미지를 보면, 기존의 OSI 모델과 역할은 같으나 구조가 간결해진 것을 볼 수 있다.

 

그래서 현재는 TCP/IP 모델이 널리 적용되며 표준아닌 표준이 되었다.

 

 

 

 

내용

 

 

- 응용(Application) 계층 : 응용 프로그램에서 HTTP, FTP, SMTP 등의 프로토콜을 담당한다.

TCP/IP 모델의 4계층이자 OSI 참조모델의 5~7계층에 해당하며 PDU는 Data 단위다.

 

- 전송(Transport) 계층 : 통신간 신뢰성있는 연결을 보장한다.

TCP/IP 모델의 3계층이자 OSI 참조모델의 4계층에 해당하며, PDU는 Segment 단위다.

 

- 인터넷(Internet) 계층 : 주소를 이용한 경로 설정 및 전송을 담당한다.

TCP/IP 모델의 2계층이자 OSI 참조모델의 3계층에 해당하며, PDU는 IP Datagram 단위다.

 

- 네트워크(Network) 계층 : 시스템 간 물리적 연결과 상태를 관리한다.

TCP/IP 모델의 1계층이자 OSI 참조모델의 1~2계층에 해당하며, PDU는 Frame 단위다.

 

 

 

 

 

마치며

 

정보처리기사 단골 문제이기도 하고,

네트워크의 표준이기도 하므로 확실히 이해할 수 있도록 하자.

 

 

 

끝.