TCP/IP 4계층 / OSI 7계층

- TCP/IP Protocol (4계층)

TCP/IP는 현재의 인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정보를 주고받는데 쓰이는 통신규약 (프로토콜)의 모음이다. 1960년대 말 미국방성의 연구에서 시작되어 1980년대 초 프로토콜 모델이 공개 되었으며, 하드웨어, 운영체제, 접속매체에 관계없이 동작할 수 있는 개방성을 가진다.

4계층 - Application Layer

(1) OSI 7 Layer에서 세션계층 , 프레젠테이션계층, 애플리케이션 계층에 해당한다. (5, 6, 7계층)

(2) 응용프로그램들이 네트워크서비스, 메일서비스, 웹서비스 등을 할 수 있도록 표준적인 인터페이스를 제공한다.

• TCP/IP 기반의 응용 프로그램을 구분할 때 사용한다.

• 프로토콜 : HTTP, FTP, Telnet, DNS, SMTP

3계층 - Transport Layer

(1) OSI 7 Layer에서 전송계층에 해당한다.

(2) 네트워크 양단의 송수신 호스트 사이에서 신뢰성 있는 전송기능을 제공한다.

(3) 시스템의 논리주소와 포트를 가지고 있어서 각 상위 계층의 프로세스를 연결해서 통신한다.

(4) 정확한 패킷의 전송을 보장하는 TCP와 정확한 전송을 보장하지 않는 UDP 프로토콜을 이용한다.

(5) 데이터의 정확한 전송보다 빠른 속도의 전송이 필요한 멀티미디어 통신에서 UDP 를 사용하면 TCP보다 유용하다.

• 통신 노드 간의 연결을 제어하고, 자료의 송수신을 담당
• 프로토콜 : TCP, UDP

2계층 - Internet Layer

(1) OSI 7 Layer의 네트워크 계층에 해당한다.

(2) 인터넷 계층의 주요 기능은 상위 트랜스포트 계층으로부터 받은 데이터에 IP패킷 헤더를 붙여 IP패킷을 만들고 이를 전송하는 것이다.

• 통신 노드 간의 IP 패킷을 전송하는 기능 및 라우팅 기능을 담당

• 프로토콜 : IP, ARP, RARP, ICMP, OSPF

1계층 - Network Access Layer

(1) OSI 7 Layer에서 물리계층과 데이터링크 계층에 해당한다.

(2) OS의 네트워크 카드와 디바이스 드라이버 등과 같이 하드웨어적인 요소와 관련되 는 모든 것을 지원하는 계층

(3) 송신측 컴퓨터의 경우 상위 계층으로부터 전달받은 패킷에 물리적인 주소은 MAC 주소 정보를 가지고 있는 헤더를 추가하여 프레임을 만들고, 프레임을 하위계층인 물 리 계층으로 전달한다.

(4) 수신측 컴퓨터의 경우 데이터 링크 계층에서 추가된 헤더를 제거하여 상위 계층인 네트워크 계층으로 전달한다.

• CSMA/CD, MAC, LAN, X25, 패킷망, 위성 통신, 다이얼 모뎀 등 전송에 사용

• 프로토콜 : Ehternet(이더넷), Token Ring, PPP

- OSI 7계층

OSI 7계층을 이용하면 특정 네트워킹 시스템에서 일어나는 일을 계층을 활용해 시각적으로 쉽게 설명할 수 있다.
덕분에 네트워크 관리자는 어떤 문제의 원인이 어디에 있는지 범위를 좁힐 수 있다.
예를 들어 물리적인 문제인지 아니면 응용프로그램과 관련이 있는지 쉽게 파악할 수 있다.
이는 컴퓨터 프로그래머에게도 도움이 된다.
응용프로그램 개발 시 다른 어떤 계층에 작업이 필요한지 쉽게 파악할 수 있기 때문이다.

IT 기업은 고객에게 신제품을 설명할 때 OSI 모형을 많이 활용한다.
해당 제품이 어떤 계층에서 작동하는지 아니면 “스택 전체에 걸쳐” 작동하는지 설명한다.

OSI 모델은 1970년대에 등장한 2가지 별도 모형을 1983년에 합쳐 1984년에 처음 공개됐다.
OSI 모형을 설명할 때 대부분 맨 위 7계층부터 시작해 맨 아래 1계층까지 내려온다.
각 계층과 이들의 의미하는 바는 다음과 같다.

7계층 – 응용 계층(Application) : User Interface 를 제공하는 계층

디핑 소스 비유를 확장하면 응용 계층은 가장 위에 있다. 사용자에게 보이는 부분이다.
OSI 모형에서는 “최종 사용자에게 가장 가까운” 계층이다.
7층에서 작동하는 응용프로그램은 사용자와 직접적으로 상호작용한다.

구글 크롬(Google Chrome), 파이어폭스(Firefox), 사파리(Safari) 등 웹 브라우저와 스카이프(Skype), 아웃룩(Outlook), 오피스(Office) 등의 응용 프로그램이 대표적이다.

• 사용자와 가장 밀접한 계층, 인터페이스(Interface) 역할

• 응용 프로세스 간의 정보 교환 담당 / 전송 단위 : Message

• EX : 전자 메일, 인터넷, 동영상 플레이어 등의 Applicasation

6계층 – 표현 계층(Presentation) : 데이터의 변환 작업을 하는 계층

표현 계층은 응용 계층의 데이터 표현에서 독립적인 부분을 나타낸다.
일반적으로 응용프로그램 형식을 준비 또는 네트워크 형식으로 변환하거나 네트워크 형식을 응용프로그램 형식으로 변환하는 것을 나타낸다. 다시 말해 이 계층은 응용프로그램이나 네트워크를 위해 데이터를 “표현”하는 것이다.
대표적인 예로는 데이터를 안전하게 전송하기 위해 암호화, 복호화하는 것인데, 이 작업이 바로 6계층에서 처리된다.

• 데이터 표현에 차이가 있는 응용처리에서의 제어구조를 제공
  ※ 데이터 표현에 차이 : ASCII, JPEG, MPEG 등의 번역

• 전송하는 데이터의 인코딩, 디코딩, 암호화, 코드 변환 등을 수행 / 전송 단위 : Message

5계층 – 세션 계층(Session) : 응용 프로그램 간의 연결을 지원해주는 계층

2대의 기기, 컴퓨터 또는 서버 간에 “대화”가 필요하면 세션(session)을 만들어야 하는데 이 작업이 여기서 처리된다.
이 계층에는 설정, 조율(예: 시스템의 응답 대기 기간), 세션 마지막에 응용프로그램 간의 종료 등의 기능이 필요하다.

• 통신장치 간 상호작용 및 동기화를 제공

• 연결 세션에서 데이터 교환, 에러 발생 시 복구 관리 => 논리적 연결 담당 / 전송 단위 : Message

• 5계층 장비 : NetBIOS (세션 내 연결관리 및 에러감지, 복구 수행), SSH, Appletalk (Port는 4~5계층 경계 모호)

4계층 – 전송 계층(Transport) : 서비스를 구분하고 데이터의 전송 방식을 담당하는 계층 (TCP/UDP)

전송 계층은 최종 시스템 및 호스트 간의 데이터 전송 조율을 담당한다.
보낼 데이터의 용량과 속도, 목적지 등을 처리한다. 전송 계층의 예 중에서 가장 잘 알려진 것이 전송 제어 프로토콜(TCP)이다. TCP는 인터넷 프로토콜(IP) 위에 구축되는데 흔히 TCP/IP로 알려져 있다.
기기의 IP 주소가 여기서 작동한다.

• 종단 간(End-to-End)에 신뢰성 있고 정확한 데이터 전송을 담당 / 전송 단위 : Segment

• 4계층에서 전송 되는 단위 => 세그먼트(Segment), 종단 간의 에러 복구와 흐름 제어 담당 ex) TCP/UDP

• 4계층 장비 : L4 스위치 (3계층 트래픽 분석, 서비스 종류 구분)

3계층 – 네트워크 계층(Network) : 네트워크를 논리적으로 구분하고 연결하는 계층(논리적 주소 사용)

네트워킹 전문가 대부분이 관심을 두고 좋아하는 라우터 기능 대부분이 여기 네트워크 계층에 자리잡는다.
가장 기본적으로 볼 때 이 계층은 다른 여러 라우터를 통한 라우팅을 비롯한 패킷 전달을 담당한다.
보스턴에 있는 컴퓨터가 캘리포니아에 있는 서버에 연결하려고 할 때 그 경로는 수백 만 가지다.
이 계층의 라우터가 이 작업을 효율적으로 처리한다.

• 중계 노드를 통하여 전송하는 경우, 어떻게 중계할 것인가를 규정 / 전송 단위 : Packet

• 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달 => 라우팅

• 3계층 장비 : 라우터, L3 스위치

2계층 – 데이터 링크 계층(Data Link)

: 물리적 매체에 패킷 데이터를 실어 보내는 계층 (환경에 맞는 다양한 통신 프로토콜 지원)

데이터 링크 계층은 (두 개의 직접 연결된 노드 사이의) 노드 간 데이터 전송을 제공하며 물리 계층의 오류 수정도 처리한다. 여기에는 2개의 부계층도 존재한다. 하나는 매체 접근 제어(MAC) 계층이고 다른 하나는 논리적 연결 제어(LLC) 계층이다. 네트워킹 세계에서 대부분 스위치는 2계층에서 작동한다.

• 물리적인 연결을 통하여 인접한 두 장치간의 신뢰성 있는 정보 전송을 담당 / 전송 단위 : Frame

• 정보의 오류와 흐름을 관리. 안정된 정보 전달 　　 　　 　　

• 2계층 장비 : 브리지, 스위치

1계층 – 물리 계층(Physical) : 신호로 변환하여 전송하는 계층

OSI 디핑 소스의 밑바닥에는 물리 계층이 있다. 시스템의 전기적, 물리적 표현을 나타낸다.
케이블 종류, (802.11 무선 시스템에서와 같은) 무선 주파수 링크는 물론 핀 배치, 전압, 물리 요건 등이 포함된다.
네트워킹 문제가 발생하면 많은 네트워크 전문가가 물리 계층으로 바로 가서 모든 케이블이 제대로 연결되어 있는지, 라우터나 스위치 또는 컴퓨터에서 전원 플러그가 빠지지 않았는지 확인한다.

• 전기적, 기계적 특성을 이용하여, 통신 케이블로 전기적 신호(에너지)를 전송 / 전송 단위 : bit

• 단지 데이터 전달 역할만을 하고, 알고리즘, 오류 제어 기능 존재 X 　　

• 1계층 장비 : 리피터, 허브, 케이블

OSI 모델과 TCP/IP 모델 비교

• TCP/IP 프로토콜은 OSI 모델보다 먼저 개발되었다.
  그러므로 TCP/IP 프로토콜의 계층은 OSI 모델의 계층과 정확하게 일치하지 않는다.

• 두 계층을 비교할 때 , 세션(Session)과 표현(presentation) 2개의 계층이 TCP/IP 프로토콜 그룹에 없다는 것을 알 수 있다.

• 두 모델 모두 계층형 이라는 공통점을 가지고 있으며 TCP/IP는 인터넷 개발 이후 계속 표준화되어 신뢰성이 우수인 반면, OSI 7 Layer는 표준이 되기는 하지만 실제적으로 구현되는 예가 거의 없어 신뢰성이 저하되어있다.

• OSI 7 Layer는 장비 개발과 통신 자체를 어떻게 표준으로 잡을지 사용되는 반면에 실질적인 통신 자체는 TCP/IP 프로토콜을 사용한다.