[네트워크] OSI 7계층, TCP/IP 4계층 모델

(해당 포스팅은 링크드인 러닝의 CompTIA+ Network 강의를 듣고 핵심적인 내용을 정리하였다.)

모델은 네트워크가 어떻게 동작하는지를 나타내는 데 사용된다. 네트워크 모델에는 대표적인 모델이 두 가지가 있는데, 그건 바로 OSI 7계층 모델과 TCP/IP 모델이다.

OSI 7계층 모델

OSI 7계층 모델은 네트워크 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것을 말한다. 계층을 이렇게 나눈 이유는 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악하기 용이하기 때문이다. 특정 계층에서 이상이 생겼을 때 다른 계층은 놔두고 문제가 있는 계층만 고쳐서 문제를 해결할 수 있다.

하나씩 계층별로 살펴보도록 하자

1. 물리계층 (Physical Layer)
   • 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용하여 통신 케이블로 데이터를 전송한다.
   • 사용되는 통신 단위는 비트(bit)이며, 0또는 1만 나타낼 수 있다.
   • 단지 데이터를 전달만 할 뿐 전송하려는, 또는 받으려는 데이터가 무엇인지는 전혀 신경쓰지 않는다.
   • 대표적인 장치로 통신 케이블, 리피터, 허브 등이 있다.
2. 데이터 링크계층 (DataLink Layer)
   • 물리 계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 수행을 도와주는 역할을 한다.
   • 맥 주소(MAC Address)를 가지고 통신한다.
   • 전송되는 단위를 프레임(frame)이라고 하며, 대표적인 장비로는 브리지, 스위치 등이 있다.
   • 이더넷, 투 포인트 프로토콜(HDLC, ADCCP), 근거리 네트워크 프로토콜(LLC, ALOHA) 등이 있다.
3. 네트워크 계층 (Network Layer)
   • 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅)을 한다.
   • 경로를 선택하고 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달해주는 역할을 한다.
   • 대표적인 장비로 라우터, (라우팅 기능이 포함된)스위치가 있으며, IP 주소를 사용한다.
   • 데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로써 인터넷이 가능하게 만드는 계층이다.
4. 전송 계층 (Transport Layer)
   • 통신을 활성화하기 위한 계층이다. 보통 TCP 프로토콜을 사용하며, 포트를 열어서 응용 프로그램을 전송한다.
   • 양 끝단의 사용자들이 신뢰성 있는 데이터를 주고 받을 수 있게 해 주어, 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 한다.
   • 특정 연결의 유효성을 제어하고, 일부 프로토콜은 상태 개념이 있고 연결 기반이다. 전송 계층의 패킷들이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷을 다시 전송함을 의미한다.
5. 세션 계층 (Session Layer)
   • 데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결을 한다.
   • 세션 설정, 유지, 종료, 전송 중단시 복구 등의 기능이 있다.
   • 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다.
   • TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 진다.
6. 표현 계층 (Presentation Layer)
   • 데이터 표현이 상이한 응용 프로세스의 독립성을 제공하고, 암호화한다.
   • 코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로 덜어준다.
   • 예를 들면, EBCDIC로 인코딩된 문서 파일을 ASCII로 인코딩된 파일로 바꿔주는 것
   • 해당 데이터가 텍스트인지, 그림인지, GIF인지, JPG인지의 구분 등의 역할을 한다.
7. 응용 계층 (Application Layer)
   • 최종 목적지로서 HTTP, FTP, SMTP, Telnet 등과 같은 프로토콜이 있다.
   • 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.
   • 네트워크 소프트웨어의 UI 부분, 사용자의 입출력 부분을 담당한다.

 

TCP/IP 4계층 모델

네트워크 전송 시 데이터 표준을 정리한 것이 OSI 7계층이었다면, 이 이론을 실제로 사용하는 인터넷 표준이 TCP/IP 4계층이다. TCP/IP는 2개의 계층으로 이루어진 프로그램이다.

상위 계층인 TCP는 메시지나 파일들을 좀 더 작은 패킷으로 나누어 인터넷을 통해 전송하는 일과 수신된 패킷들을 원래의 메시지로 재조립하는 일을 담당한다. 반면 하위 계층인 IP는 각 패킷의 주소 부분을 처리하며 패킷들이 목적지에 정확하게 도달할 수 있게 한다.

하나씩 계층별로 살펴보도록 하자.

1. 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface, Network Access)
   • OSI 계층의 1,2 계층에 해당된다.
   • TCP/IP 패킷을 네트워크 매체로 전달하는 것과 네트워크 매체에서 TCP/IP 패킷을 받아들이는 과정을 담당한다.
   • 에러 검출 기능과 패킷의 프레임화 기능을 수행한다.
   • 네트워크 접근 방법, 프레임 포맷, 매체에 대해 독립적으로 동작하도록 설계되었다.
   • 흐름 제어(Flow Control)는 Header(MAC)에서, 에러 제어(Error Control)는 Tailer(CRC)에서 수행한다.
2. 인터넷 계층 (Internet)
   • OSI 계층에서 3계층에 해당된다.
   • 어드레싱(addressing), 패키징(packaging), 라우팅(routing) 기능을 제공한다.
   • 논리적 주소인 IP를 이용한 노드간 전송과 라우팅 기능을 처리하게 된다.
   • 네트워크상 최종 목적지까지 정확하게 연결되도록 연결성을 제공한다.
   • 핵심 프로토콜은 IP, ARP, ICMP, IGMP 등이 있다.
3. 전송 계층 (Transport)
   • OSI 계층에서 3,4 계층에 해당된다.
   • 자료의 송수신을 담당한다.
   • 어플리케이션 계층의 세션과 데이터그램 통신서비스를 제공한다.
   • TCP/UDP가 핵심 프로토콜이다. TCP/UDP에 대한 구분을 하고 데이터에 대한 제어 정보가 여기에 포함된다.
4. 응용 프로그램 계층 (Application)
   
   • 다른 계층의 서비스에 접근할 수 있게 하는 어플리케이션을 제공한다.
   • 어플리케이션들이 데이터를 교환하기 위해 사용하는 프로토콜을 정의한다.
   • TCP/IP 네트워크를 사용하거나 관리하는 것을 도와주는 프로토콜이다.

 

참고자료

1. 링크드인 러닝
2. shlee0882.tistory.com/110
3. tar-cvzf-studybackup-tar-gz.tistory.com/38