🔍OSI 7계층과 WAS 서버의 물리적인 전체흐름

웹 개발을 하다 보면 네트워크, WAS 서버, 스프링 프레임워크 등 다양한 요소들이 어떻게 상호작용하는지 궁금할 때가 있다.
특히 사용자의 "클릭" 한 번이 어떻게 서버를 거쳐 데이터베이스까지 도달하고,
다시 사용자 화면에 결과가 표시되는지 전체 과정을 이해하는 것은 웹 개발자에게 매우 중요하다.
이 글에서는 OSI 7계층부터 WAS 서버, 스프링 프레임워크, 그리고 데이터베이스까지 데이터가 물리적으로 어떻게 흘러가는지 상세히 알아보려 한다.

OSI 7계층과 WAS 서버의 전체 구조

먼저 전체 구조를 이해하기 위해 다음 다이어그램을 살펴보자.

이 대충 그린 아키텍처는 클라이언트(웹 브라우저)에서 WAS 서버를 거쳐 데이터베이스까지의 데이터 흐름을 나타낸다. 파란색 화살표는 요청 (Request)흐름, 빨간색 화살표는 응답(Response) 흐름을 의미한다.

가상화 환경(클라우드 환경)에서는 하드웨어 자원이 추상화되어 있지만,
네트워크 통신에 필요한 모든 OSI 계층의 기능은 여전히 소프트웨어적으로 구현되어 작동되며 , 물리적 MAC주소가 아닌 가상 MAC 주소가 할당되어 하위 계층의 기능을 수행 할 수 있다

클라이언트 -> 서버

1. 사용자 액션 (클라이언트)
   모든 것은 사용자의 액션으로부터 시작된다. 웹 브라우저에서 URL을 입력하거나, 버튼을 클릭하거나, 폼을 제출할 때 HTTP 요청이 생성된다.

2. OSI 7계층 통과 (클라이언트 측)
   생성된 HTTP 요청은 OSI 7계층을 순차적으로 통과하며 네트워크로 전송된다:

✅응용 계층 (7계층)

• HTTP 요청 메시지 생성 (GET, POST 등)
  = URL, 헤더, 쿠키, 요청 본문 등 포함
• 사용자 인증 정보가 필요한 경우 이를 요청에 포함

✅표현 계층 (6계층)

• 데이터 형식 변환 및 압축
• HTTPS를 사용하는 경우 SSL/TLS로 데이터 암호화
• 문자 인코딩 처리 (UTF-8 등)

✅세션 계층 (5계층)

• 서버와의 통신 세션 설정
• 세션 ID 등 세션 유지 정보 관리
• 통신 동기화

✅전송 계층 (4계층)

• TCP 연결 설정 (3-way handshaking)
• 데이터를 세그먼트로 분할
• 포트 번호 지정 (일반적으로 HTTP는 80, HTTPS는 443)
• 신뢰성 있는 데이터 전송 보장

✅네트워크 계층 (3계층)

• DNS 조회로 도메인 이름을 IP 주소로 변환
• IP 주소 기반 라우팅
• IP 패킷 생성 및 전달 경로 결정(출발지와 목적지 IP 주소 추가 )

✅데이터링크 계층 (2계층)

• 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 통해 전송
• MAC 주소 헤더 및 트레일러 추가 (프레임 생성)
• 오류 검출 및 흐름 제어

✅물리 계층 (1계층)

• 전기 신호, 광 신호 등으로 변환
• 실제 물리적 매체를 통한 데이터 전송

3. WAS 서버로의 요청 도착 및 처리 (서버 측)
   클라이언트에서 전송된 요청은 서버 측에서 다시 OSI 7계층을 거꾸로 올라가며 처리된다
   :
   ✅물리 계층 → 데이터링크 계층 → 네트워크 계층 → 전송 계층

• 물리적 신호에서 데이터 복원
• 프레임에서 패킷 추출
• TCP 세그먼트 재조립
• 요청이 올바른 포트와 프로세스로 전달

✅세션 계층 → 표현 계층 → 응용 계층

• 세션 연결 확인 및 유지
• 암호화된 데이터 복호화 (HTTPS)
• HTTP 요청 메시지 파싱

4. WAS 엔진 (Tomcat)
   요청은 이제 WAS 엔진(예: Tomcat)에 도달한다:

• HTTP 요청을 수신하고 파싱
• 스레드 풀에서 요청 처리를 위한 스레드 할당
• TCP 연결 관리
• 요청을 서블릿 컨테이너로 전달

5. 서블릿 컨테이너
   서블릿 컨테이너는 다음 작업을 수행한다:

• 요청된 URL 패턴에 맞는 서블릿/컨트롤러 매핑
• HttpServletRequest 및 HttpServletResponse 객체 생성
• 필터 체인 적용 (인증, 로깅, 인코딩 등)
• 요청을 스프링의 DispatcherServlet으로 전달

6. 스프링 웹 애플리케이션
   스프링 프레임워크는 MVC 아키텍처를 따라 요청을 처리한다:

✅Controller

URL 매핑에 따라 적절한 컨트롤러 메서드 실행
요청 파라미터 검증 및 변환
비즈니스 로직 처리를 위해 Service 레이어 호출

✅Service

실제 비즈니스 로직 구현
트랜잭션 관리
Repository 레이어를 통한 데이터 접근

✅Repository

데이터 액세스 로직 구현
JPA/Hibernate를 통한 객체-관계 매핑
데이터베이스 작업 수행 (CRUD)

7. 데이터베이스 연동
   Repository 레이어를 통해 데이터베이스 작업이 수행된다:

✅JPA/Hibernate가 객체를 SQL 쿼리로 변환
데이터베이스 연결 관리 (커넥션 풀)
쿼리 실행 및 결과 반환
ORM을 통한 결과를 자바 객체로 매핑

서버 -> 클라이언트

1. 데이터베이스 응답 처리
   데이터베이스 쿼리 실행 후:

• 쿼리 결과가 Repository로 반환
• 결과 데이터가 Entity 객체로 변환
• Service 레이어로 데이터 전달

2. 스프링 웹 애플리케이션에서의 응답 생성
   ✅Repository → Service → Controller

• Repository에서 받은 데이터를 Service가 가공(DTO 캡슐화)
• Controller가 최종 응답 데이터 구성
• JSON/XML 형식 변환 또는 View 템플릿 렌더링

3. 서블릿 컨테이너

• HttpServletResponse 객체에 응답 데이터 기록
• 응답 상태 코드 설정 (200 OK, 404 Not Found 등)
• 응답 헤더 설정 (Content-Type, 쿠키 등)
• 필터 체인 역순 처리

4. WAS 엔진 (Tomcat)

• 응답 데이터 버퍼링
• HTTP 응답 메시지 구성
• TCP 연결을 통해 응답 전송 준비

5. OSI 7계층 통과 (서버 측)
   생성된 HTTP 응답은 다시 OSI 7계층을 통해 클라이언트로 전송된다:
   ✅응용 계층 → 표현 계층 → 세션 계층 → 전송 계층 → 네트워크 계층 → 데이터링크 계층 → 물리 계층

• HTTP 응답 메시지 생성
• 필요시 데이터 압축 및 암호화
• TCP 세그먼트로 분할
• IP 패킷으로 캡슐화
• 프레임 생성 및 물리적 신호로 변환

6. 클라이언트에서의 응답 처리
   클라이언트에서는 응답을 다시 OSI 7계층을 거꾸로 올라가며 처리한다:
   ✅물리 계층 → 데이터링크 계층 → 네트워크 계층 → 전송 계층 → 세션 계층 → 표현 계층 → 응용 계층

• 물리적 신호에서 데이터 복원
• 프레임에서 패킷 추출
• TCP 세그먼트 재조립
• 암호화된 데이터 복호화 (HTTPS)
• HTTP 응답 메시지 파싱

7. 웹 브라우저에서의 최종 처리

• HTTP 응답 상태 코드 확인
• 응답 헤더 처리 (쿠키 저장 등)
• HTML/CSS/JavaScript 파싱 및 렌더링
• DOM 구성 및 화면 표시
• 사용자에게 최종 결과 제공

1. ▶️OSI 7계층과 WAS 서버의 관계

WAS 서버는 OSI 7계층을 기반으로 작동하며, 그 위에 서블릿 컨테이너, 스프링 프레임워크 등이 구축된다.
모든 네트워크 통신은 OSI 7계층을 통해 이루어지며, 애플리케이션 로직은 응용 계층 위에서 실행된다.


2. ▶️요청과 응답의 비대칭성

요청은 클라이언트에서 시작하여 계층을 내려가고, 서버에서는 계층을 올라간다.
응답은 서버에서 시작하여 계층을 내려가고, 클라이언트에서는 계층을 올라간다.

3. ▶️스프링 MVC 아키텍처

Controller, Service, Repository 계층 구조를 통해 관심사 분리
각 계층은 명확한 책임을 가지며, 느슨한 결합을 통해 유지보수성 향상

4. ▶️데이터베이스 연동

ORM(JPA/Hibernate)을 통해 객체 지향 코드와 관계형 데이터베이스 간 매핑
트랜잭션 관리를 통한 데이터 일관성 보장