[Network] OSI 7계층과 TCP/IP 4계층

OSI 7계층이란?

OSI(Open Systems Interconnection) 7계층은 국제 표준화 기구(ISO)에서 개발한 컴퓨터 네트워크 프로토콜 모델입니다. 이 모델은 네트워크 통신 과정을 7개의 계층을 분리하여 각 계층이 특정 기능을 수행하도록 하는 것을 목적으로 한다.

OSI 7계층의 장점

• 모듈화
  • 각 계층은 독립적으로 설계되어 있으므로 하나의 계층을 수정하더라도 다른 계층에는 영향을 주지 않음.
• 표준화
  • OSI 모델은 국제 표준화 기구에서 정의하고 있으므로 다양한 시스템과 기기 간의 호환성을 보장함.
• 간소화
  • 각 계층은 자신의 역할에만 집중하므로 복잡한 네트워크 통신을 단순화할 수 있음.

각 계층의 역할

• 7계층: 응용 계층 (Application Layer)
  • 역할: 사용자와 직접 상호작용
  • 내용: HTTP, FTP, DNS 등 애플리케이션 서비스 제공함.
  • 프로토콜: HTTP, FTP, SMTP, DNS, Telnet, SSH
• 6계층: 표현 계층 (Presentation Layer)
  • 역할: 데이터 변환 및 표현
  • 내용: 암호화/복호화, 압축/해제, 데이터 형식 변환함.
  • 프로토콜: JPEG, MPEG, SSL, TLS
• 5계층: 세션 계층 (Session Layer)
  • 역할: 세션 관리 (연결 생성/유지/종료)
  • 내용: 애플리케이션 간 대화 제어 및 동기화함.
  • 프로토콜: NetBIOS, RPC, NFS
• 4계층: 전송 계층 (Transport Layer)
  • 역할: 데이터의 신뢰성과 흐름 제어
  • 내용: TCP/UDP를 통해 세그먼트 전송, 패킷 재조립 및 흐름 제어함.
  • 프로토콜: TCP, UDP
• 3계층: 네트워크 계층 (Network Layer)
  • 역할: 데이터 전송 경로 결정
  • 내용: IP 주소를 기반으로 패킷 라우팅 및 전달함.
  • 프로토콜: IP, ICMP, ARP, RARP
• 2계층: 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)
  • 역할: 신뢰성 있는 데이터 전송 보장
  • 내용: 프레임 단위 전송, 오류 검출 및 수정, MAC 주소 기반 통신함.
  • 프로토콜: Ethernet, Token Ring, FDDI, HDLC
• 1계층: 물리 계층 (Physical Layer)
  • 역할: 하드웨어적인 물리적 전송 매체를 정의
  • 내용: 전기적 신호, 케이블, 전송 매체를 통해 비트(bit) 단위로 데이터 전송함.
  • 프로토콜: RS-232C, V.35, Ethernet, FDDI

TCP/IP 4계층이란?

TCP/IP 4계층 모델은 현재 인터넷에서 사용되는 프로토콜의 집합으로, 네트워크 통신을 4개의 계층으로 분리하여, 이는 OSI 7계층 모델을 기반으로 실무적이면서 프로토콜 중심으로 단순화된 모델이다.

TCP/IP 4계층의 장점

• 단순화
  • 4개의 계층으로 구성되어 이해와 구현이 용이함.
• 실용성
  • 현재 인터넷에서 실제로 사용되는 프로토콜을 기반으로 설계됨.
• 유연성
  • 다양한 네트워크 환경과 하드웨어를 지원함.

각 계층의 역할

• 4계층: 응용 계층 (Application Layer)
  • 역할: 사용자와 직접 상호작용하는 애플리케이션 서비스를 제공
  • 내용: HTTP, FTP, SMTP 등 다양한 프로토콜을 통해 애플리케이션 간의 데이터 통신을 지원함.
  • 프로토콜: HTTP, FTP, DNS, SMTP
• 3계층: 전송 계층 (Transport Layer)
  • 역할: 종단 간의 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장
  • 내용: TCP와 UDP 프로토콜을 사용하여 데이터의 흐름 제어와 오류 검출을 수행함.
  • 프로토콜: TCP, UDP
• 2계층: 인터넷 계층 (Internet Layer)
  • 역할: 패킷의 주소 지정 및 경로 설정을 담당
  • 내용: IP 주소를 기반으로 패킷을 라우팅하며, 네트워크 간의 데이터 전송을 관리함.
  • 프로토콜: IP
• 1계층: 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer)
  • 역할: 물리적 네트워크 매체와의 인터페이스를 담당
  • 내용: 데이터 링크 및 물리 계층의 기능을 포함하며, 프레임 단위의 데이터 전송과 물리적 전송 매체를 관리함.
  • 프로토콜: Ethernet

인캡슐레이션(Encapsulation)과 디캡슐레이션(Decapsulation)

인캡슐레이션(Encapsulation)

상위 계층의 데이터에 각 계층의 헤더 정보를 추가하여 하위 계층으로 내려보내는 과정이다. 간략하게 설명하면 데이터를 분할하여 패킷형태로 데이터를 보내는 것이 인캡슐레이션이다.

• 전송 계층 → 네트워크 계층 → 데이터 링크 계층 → 물리 계층

디캡슐레이션(Decapsulation)

수신 측에서 하위 계층부터 상위 계층으로 데이터를 전달하면서 각 계층의 헤더를 제거하는 과정이다. 간략하게 설명하면 분할된 패킷을 받아 순서에 맞게 결합하는 것이 디캡슐레이션이다.

• 물리 계층 -> 데이터 링크 계층 -> 네트워크 계층 -> 전송 계층

참고한 자료

1. [CS] OSI 7계층 파헤치기 / OSI 7계층이란 / 계층별 역할, 기능
2. TCP/IP 4계층 모델 - 핵심 총정리
3. [ WEB ] 인캡슐레이션(Encapsulation), 디캡슐레이션(Decapsulation)