[CS]OSI 7계층, TCP/IP 4계층

OSI 7 계층

OSI 7 계층은 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것을 말합니다.
Open System Inreconnection의 약자입니다. 시스템 상호 연결에 있어 개방(열려있다,표준)모델을 뜻합니다. 실제 인터넷에서 사용되는 TCP/IP OSI 참조 모델을 기반으로 하고 있습니다. 이를 상업적, 실무적으로 이용할 수 있도록 하는 현실화 과정에서 채택된 모형입니다.

OSI 7 Layer 목적

• 계층화
  7계층은 네트워크 기능을 독립된 계층으로 분리하여 모듈화를 가능하게 합니다.
  이는 복잡한 시스템을 단순한 모듈로 분해하여 개발, 유지보수, 트러블슈팅을 용이하게 합니다.

• 유연성과 확장성
  각 계층이 독립적이고 상호작용 가능하므로, 하나의 계층을 수정하거나 대체하여 전체 시스템 유연성과 확장성을 향상시킵니다.

OSI 7 Layer별 Protoco과 기능

• OSI 7계층에서 PDU(Process Data Unit)란 각 계층에서 전송되는 단위
• 계층 별 PDU
  1계층 : Bits
  2계층: Frames
  3계층 : Packets
  4계층 : Segments
  * 5~7계층: Data
• 각 계층별 프로토콜 기능
  • 분할 : 큰 용량의 데이터를 전송하기 위해 데이터를 나누는 기능
  • 재조립 : 분할된 데이터를 사용하기 위해 재조립 하는 기능
  • 캡슐화 : 각 계층을 거칠 때 마다 각 계층의 헤더가 계층별로 붙으며, 캡슐화를 진행
  • 순서 제어 : 전송되는 데이터의 순서를 조율하고 이를 통해 데이터가 중복되거나 유실되는지 체크
  • 흐름 제어 : 송신되어 데이터의 양과 전송률을 제한하는 기능
  • 오류 제어 : 데이터가 올바르게 수신되었는지 에러 검출 코드를 통해 체크하는 기능

1계층 - 물리 계층(Physical Layer)

• 전기,기계적 특성을 이용하여 통신 케이블로 전기적 신호를 전송합니다.
• 비트(Bit) 단위 PUD, 1(On)/0(Off)의 인코딩 전압 및 케이블 사영 핀의 수 등을 정의합니다.
• 데이터 전달 역할을 수행합니다.
• EX ) 케이블, 리피터, 허브

2계층 - 데이터 링크 계층(Data Link Layer)

• 물리적인 연결을 통하여 인접한 두 장치간 신뢰성 있는 정보 전송을 담당합니다.
• 프레임(Frame) 단위의 PDU, MAC 주소와 제어정보를 전송, 헤더를 통해 캡슐화 또는 캡슐화 해제합니다.
• 정보 오류와 흐름을 관리하여 안정된 정보를 전달합니다.
• IEEE802.2(LLC), IEEE802.3(CSMA/CD), IEEE802.5(Token Ring) 등등
• EX ) 브릿지, 스위치

3계층 - 네트워크 계층(Network Layer)

• 중계 노드를 전송하는 경우 어떻게 중계할지를 규정합니다.
• 패킷(Packet)단위 PDU, 패킷은 목적지까지 경로 설정, 헤더를 통해 캡슐화 또는 캡슐화 해제합니다.
• 데이터를 목적지까지 안전하고 빠르게 전달합니다.
• IP(Internet Protocol), 라우팅(Routing), OSFP, BGP 등등
• EX) 라우터, L3 스위치

4계층 - 전송 계층

• 종단 간(End-to-End)에 신뢰성 있고 정확한 데이터를 전송합니다.
• 세그먼트 단위 PDU, 종단 간 에러복구와 흐름제어 담당, 헤더를 통해
• TCP, UDP 등등
• EX) L4 스위치

5계층 - 세션 계층(Session Layer)

• 통신장치 간 상호작용 및 동기화를 제공합니다.
• 연결 세션에서 데이터 교환과 에러 발생 시의 복구를 관리합니다. 논리적인 연결을 담당합니다.
• 헤더를 통해 캡슐화 및 캡슐화 해제
• 4계층과 5계층간 경계가 모호한다.
• EX ) NetBios, SSH, Appletalk 등등

6계층 - 표현 계층(Presentation Layer)

• 데이터 표현에 차이가 있는 응용처리에서 제어 구조를 제공합니다.
• 데이터는 표현 차이
• 전송하는 데이터 인코딩, 디코딩, 암호화, 코드 변화
• 헤더를 통해 캡슐화 및 캡슐화 해제
• EX ) ASCII, JPEG, MPEG

7계층 - 응용 계층(Application Layer)

• 사용자와 가장 밀접한 계층, 인터페이스 역할
• 응용 프로세스 간 정보 교환
• EX) 전자메일, 인터넷 서비스, 동영상 플레이어

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TCP/IP 4계층

• ARPANET이 개발된 이후 현재의 인터넷으로 발전해나가는 과정에서 대부분의 데이터 통신이 TCP와 IP기반으로 이루어졌기 때문에 인터넷 프로토콜 그 자체를 표현하는 용어
• 사실상 인터넷 프로토콜을 대표하는 용어로 사용
• TCP/IP는 현재 인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정보를 주고받는데 쓰이는 통신규약(프로토콜)의 모음

1계층 - 네트워크 액세스 계층(Network Access Layer)

• OSI 7계층의 물리계층과 데이터 링크 계층에 해당
• 물리적인 주소로 MAC을 사용
• CSMA/CD, MAC, LAN, X25, 패킷망, 위성 통신, 다이얼 모뎀, LAN, 패킷망 등
• Ehternet(이더넷), Token Ring, PPP 등등

2계층 - 인터넷 계층(Internet Layer)

• OSI 7계층의 네트워크 계층에 해당
• 통신 노드 간의 IP패킷을 전송하는 기능과 라우팅 기능을 담당
• IP, ICMP, ARP, RARP, OSPF, BGP 등등

3계층 - 전송 계층(Transport Layer)

• OSI 7계층의 전송 계층에 해당
• 통신 노드 간의 연결을 제어하고, 신뢰성 있는 데이터를 전송
• TCP, UDP 등등

4계층 - 응용 계층(Application Layer)

• OSI 7계층의 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층에 해당
• TCP/UDP 기반의 응용 프로그램을 구현할 때 사용
• SMTP, FTP, HTTP, SSH, DNS 등등

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두 계층의 차이

구조적 차이

• OSI 7계층 모델:
  • 물리 계층 (Physical Layer)
  • 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)
  • 네트워크 계층 (Network Layer)
  • 전송 계층 (Transport Layer)
  • 세션 계층 (Session Layer)
  • 표현 계층 (Presentation Layer)
  • 응용 계층 (Application Layer)
• TCP/IP 모델:
  • 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer 또는 Link Layer)
  • 인터넷 계층 (Internet Layer)
  • 전송 계층 (Transport Layer)
  • 응용 계층 (Application Layer)

계층 수 차이

• OSI 모델은 7개 계층으로 구성되어있고, 각 계층이 특정 기능을 담당합니다.
• TCP/IP 모델은 4개 계층으로 구성되어있다. OSI 모델 세션, 표현 계층을 합쳐 응용 계층으로 통합했습니다.

목적과 역할 차이

• OSI 모델은 주로 개념적이며 표준을 제공하는 데 중점을 둡니다.
• TCP/IP 모델은 초기부터 실제로 사용되는 프로토콜 스택을 설명하는 데 중점을 둡니다.

요약

OSI 7 계층 및 TCP/IP 4 계층 요약:

OSI 7 계층

1. 물리 계층 (Physical Layer):

   • 데이터 전송 역할 (Bits 전송).
   • 하드웨어 관련 기능.
   • 예: 케이블, 허브.

2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer):

   • 신뢰성 있는 정보 전송.
   • 프레임 전송.
   • 주소 설정과 흐름 제어.
   • 예: 브리지, 스위치.

3. 네트워크 계층 (Network Layer):

   • 패킷 전송.
   • 경로 설정과 라우팅.
   • IP 주소 사용.
   • 예: 라우터, L3 스위치.

4. 전송 계층 (Transport Layer):

   • 종단 간 신뢰성 있는 데이터 전송.
   • 세그먼트 전송.
   • TCP, UDP 사용.
   • 예: L4 스위치.

5. 세션 계층 (Session Layer):

   • 통신 장치 간 상호작용과 동기화 제공.
   • 논리적인 연결 담당.
   • 데이터 교환과 에러 복구 관리.
   • 예: NetBios, SSH.

6. 표현 계층 (Presentation Layer):

   • 데이터 표현에 차이가 있는 응용처리.
   • 데이터 변환, 암호화 담당.
   • ASCII, JPEG, MPEG 사용.

7. 응용 계층 (Application Layer):

   • 사용자와 가장 밀접한 계층.
   • 응용 프로세스 간 정보 교환.
   • 예: 전자메일, HTTP.

TCP/IP 4 계층

1. 네트워크 액세스 계층 (Network Access Layer):

   • 물리적 주소로 MAC 사용.
   • CSMA/CD, LAN 등.
   • 예: 이더넷, 토큰 링.

2. 인터넷 계층 (Internet Layer):

   • IP 패킷 전송과 라우팅.
   • IP, ICMP, ARP 등.
   • 예: IPv4, IPv6.

3. 전송 계층 (Transport Layer):

   • 통신 노드 간 연결을 제어.
   • 신뢰성 있는 데이터 전송.
   • TCP, UDP 사용.

4. 응용 계층 (Application Layer):

   • 사용자 인터페이스 제공.
   • TCP/UDP 기반 응용 프로그램 구현.
   • 예: SMTP, FTP, HTTP.

차이점:

• OSI는 7개 계층, TCP/IP는 4개 계층.
• OSI는 주로 개념적이고 표준 제공, TCP/IP는 실제 사용되는 프로토콜 스택 설명에 중점.

Q1: OSI 7계층과 TCP/IP 4계층의 주요 차이는 무엇인가요?
Q2: 각 계층의 PDU(Process Data Unit)는 무엇인가요?
Q3: TCP와 UDP의 차이는 무엇이며, 각각 어떤 상황에서 사용될까요?