OSI 7 Layer TCP/IP

Jae Hoon Shin, 신재훈, Noah·2021년 1월 18일

OSI TIL tcp

일단 컴퓨터와 컴퓨터가 통신을 하려면...

두대의 컴퓨터를 전선 하나로 연결한다고 상상해보자.

0과 1을 주고 받을 수 있으면 모든 데이터를 주고 받을 수 있으므로 이제 두 컴퓨터는 모든 데이터를 주고 받을 수 있게 되었다!

Physical Layer

두 대의 컴퓨터가 통신하려면 0과 1을 주고받을수 있으면 된다.
그리고 2대의 컴퓨터가 전자기파 (주파수)를 주고받으면 서로 encoding, decoding 하면 된다.

Encoding = 0과 1의 나열을 아날로그 신호로 바꾸어 전선으로 흘려 보냄
Decoding = 아날로그 신호가 들어오면 0과 1의 나열로 해석함.
Module = 물리적으로 연결된 두 대의 컴퓨터가 0과 1의 나열을 주고 받을수 있게 해주는 모듈

Physical Layer 기술은 어디에 구현되어 있나

PHY 칩
사실 1계층 모듈은 하드웨어적으로 구현되어있다.

여러대의 컴퓨터가 통신하려면??

그래서 전선하나로 여러 컴퓨터에 연결할 방법을 모색해야했다.

여기서 말하는 라우터는 우리가 잘 알고있는 공유기에 해당된다.

우리나라와 일본을 잇는, 그러니까 대륙간에도 해저 케이블이 있어서 서로 이어주는 유선케이블이 있다

이런식으로 컴퓨터 끼리 연결이 가능한 것인데,
1계층에 속하는 기술 만으로는 여러 대의 컴퓨터가 통신하도록 만들 수 없다.

Data-link Layer 란?

같은 네트워크에 있는 여러 대의 컴퓨터들이 데이터를 주고받기 위해서 필요한 모듈
(Framing은 Data-link Layer에 속하는 작업들 중 하나)

이렇게 3대의 컴퓨터가 예림에게 데이터를 동시에 보내면, 예림은 010111110001 이렇게 받는데, 잘못 끊어 읽으면 누가 어떤 데이터를 보냈는지 모른다.

이를 위해 송신자는 데이터의 앞 뒤에 특정한 비트열을 붙인다.

예를 들어 시작이 1111, 끝이면 0000을 붙힌다면
저 동그라미 친 부분이 데이터가 되는 것이다.

아래 사진의 순서는 왼쪽부터이다.

Data-link Layer 기술은 어디에 구현되어 있나

랜카드
2계층 모듈도 1계층 모듈처럼 하드웨어적으로 구현되어있다.!

Network Layer

A 는 B 에게 'data'라는 데이터를 보내고 싶다.
B의 주소가 55.10.54.75 인것을 알고 있어서 데이터 앞에 붙였다.
여기서 A의 목적지, 즉 B의 주소는 고유 IP 주소이다. (55.10.54.75)
55.10.54.75 'data' => 패킷이라고 부른다.

컴퓨터는 저 패킷을 가 라우터에게 보낸다

가 라우터는 패킷을 받아서 열어 봅니다.
"엥? 나랑 연결된 컴퓨터 중에는 IP 주소가 55.10.54.75 인 컴퓨터가 없군!"
그러면 가 는 패킷을 다시 포장하고, 라우터 마에게 전달한다.
이런 방식을 반복하여 B에게 도착한다.

그래서 Network Layer란??

수많은 네트워크들의 연결로 이루어지는 inter-network 속에서
어딘가에 있는 목적지 컴퓨터로 데이터를 전송하기 위해,
IP 주소를 이용해서 길을 찾고 (routing)
자신 다음의 라우터에게 데이터를 넘겨주는 것(forwarding)

Network Layer 기술은 어디에 구현되어 있나

운영체제의 커널에 소프트웨어적으로 구현되어 있다.

Transport Layer

이제 인터넷 상의 모든 컴퓨터가 서오롸 통신할 수 있게 되었다.

자 이제 예를 들어 데이터를 받는 컴퓨터가 오른쪽 3개 인사 메시지의 데이터를 받는다고 치자.

그런데 컴퓨터에는 여러개의 프로그램들이 실행되고 있었다.
컴퓨터는 저 3개의 데이터를 프로세스들에게 나누어 주려고 한다.
어떤 데이터를 무슨 프로세스에게 줘야할 지,
컴퓨터는 어떻게 알 수 있을까??

먼저, 데이터를 받고자 하는 프로세스들은 포트 번호 (Port Number) 라는 것을 가져야 한다.

포트번호 : 하나의 컴퓨터에서 동시에 실행되고 있는 프로세스들이 서로 겹치지 않게 가져야하는 정수 값.

송신자 입장에서, 송신자는 데이터를 보낼 때 데이터를 받을 수신자 컴퓨터에 있는 프로세스의 포트 번호를 붙여서 보낸다.

포트 번호가 있기에 자기 프로세스를 잘 찾아갈 수 있다.

그래서 결국 Transport Layer란?

Port Number를 사용하여 도착지 컴퓨터의 최종 도착지인 프로세스에 까지 데이터가 도달하게 하는 모듈

Transport Layer 기술은 어디에 구현되어 있나

운영체제의 커널에 소프트웨어적으로 구현되어 있다.

OSI 모델 vs TCP/IP 모델

사실 현대의 인터넷은 OSI 모델이 아니라 TCP/IP 모델을 따르고 있다.
TCP/IP 모델도 OSI 모델과 마찬가지로 네트워크 시스템에 대한 모델이다.

오늘날 Updated 모델이 더 많이 사용된다.

Application Layer

TCP/IP 소켓 프로그래밍

운영체제의 Transport layer에서 제공하는 API 를 활용해서 통신 가능한 프로그램을 만드는 것을 TCP/IP 소켓 프로그래밍, 또는 네트워크 프로그래밍 이라고 한다
소켓 프로그래밍 만으로도 클라이언트, 서버 프로그램을 따로따로 만들어서 동작 시킬 수 있는데
뿐만 아니라, TCP/IP 소켓 프로그래밍을 통해서 누구나 자신만의 Application Layer 인코더와 디코더를 만들 수 있다.
누구든 자신만의 Application Layer 프로토콜을 만들어서 사용할 수 있다는 뜻
Application Layer 도 다른 레이어들과 마찬가지로 인코더, 디코더가 있을텐데, 대표적인 Application Layer 프로토콜인 HTTP로 인코딩 & 디코딩을 살펴보자