📌 들어가며

💡 네트워크의 근간이 되는 OSI 7 Layer를 알아보자

개발자라면 한 번쯤은 들어봤을 OSI 7 Layer에 대해 알고 계시나요?
저는 학부 시험을 위해 부랴부랴 공부했었던 기억이 나네요 😂

요즘 QUIC, gRPC에 관심이 많아졌는데, 해당 기술들을 이해하기 위해 기초부터 다지려고 합니다.

🤔 OSI 7 Layer?

뭐냐 너?

OSI 모델(Open Systems interconnection Reference Model)은 국제 표준화 기구(ISO)에서 개발한 모델로, 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것입니다.

각 계층은 하위 계층의 기능만을 이용하고, 상위 계층에게 기능을 제공한다는 기준을 바탕으로 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것을 말합니다.

송신 측에서 데이터를 encapsulation하고, 수신 측에서 decapsulation를 통해 데이터를 확인합니다.

왜 필요한데?

통신이 일어나는 과정을 단계별로 나누어 전체적인 복잡성을 낮춥니다.

계층이 나누어지지 않았다면, 네트워크 프로토콜의 모든 기능과 역할을 통째로 이해해야 할 수도 있습니다. 하지만 이렇게 기능과 역할에 따라 분리해놨기 때문에 쉽게 이해할 수 있습니다.

각 계층이 독립적이기 때문에 문제 발생 시 원인을 파악하기 쉽습니다.

사무실의 모든 네트워크에 문제가 생겼다면, OSI 계층의 역할에 따라 라우터(3)를 의심할 수 있습니다.
한 대의 PC만 문제가 생겼다면, 스위치(2) 혹은 어플리케이션(7)을 의심할 수 있습니다.

이런 식으로 문제가 발생했을 때, 빠르게 원인을 파악할 수 있습니다.

🔍 구조

1) Physical Layer

프레임 내부의 각 비트를 한 노드에서 다음 노드로 실제로 이동하는 계층입니다.
0과 1로 이루어진 비트 정보를 회선으로 내보내기 위한 전기적 신호로 변환합니다.

장비: 케이블, 리피터, 허브
데이터 전송 단위: Bit

2) Data Link Layer (Ethernet)

인접 시스템 간 데이터를 전송하며 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위해 에러검출, 재전송, 흐름 제어를 이용해 관리합니다.
Ethernet 프로토콜의 경우 장치의 고유 값인 MAC 주소를 부여해 Point-to-Point로 프레임을 전송하게 됩니다.

장비: 브릿지, 스위치
데이터 전송 단위: Frame

3) Networt Layer (IP, ICMP)

단말기 간 데이터 전송을 위해 경로를 찾아주는 역할을 합니다.
논리적인 주소 구조(IP)를 할당하고, 해당 경로로 패킷을 전송합니다.
사용하자 지정한 QoS를 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공합니다.
라우팅, 흐름 제어, Fragmentation, 오류제어, 인터네트워킹 등을 수행합니다.

장비: 라우터
데이터 전송 단위: Datagram, Packet

4) Transport Layer (TCP, UDP)

종단 간의 통신을 다루는 최하위 계층으로, 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송합니다.
Segmentation을 통해 메시지의 크기에 따라 데이터를 분해/ 재조립합니다.

• UDP : 비연결성, 비신뢰성, 실시간
• TCP : 연결지향, 흐름 제어, 혼잡 제어, 손실, 중복, 순서에 대한 신뢰성 보장

데이터 전송 단위: Segment
장비: 브릿지, 스위치

5) Session Layer (SSH, TLS)

데이터를 통신하기 위한 논리적인 연결을 담당합니다.
전이중방식, 반이중방식 등 통신을 관리하는 방법을 제공하며 TCP/IP 세션을 만들고 없애는 역할을 합니다.

데이터 전송 단위: Message

6) Presentation Layer

코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어 준다.
파일 인코딩, 명령어를 포장, 압축, 암호화합니다.
인터넷의 계층구조에는 포함되어 있지 않으며 필요에 따라 응용 계층에서 지원하거나 어플리케이션 개발자가 직접 개발해야 합니다.

데이터 전송 단위: Message

7) Application Layer (HTTP, FTP, DNS)

최종 목적지로, 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행합니다.

데이터 전송 단위: Message

💁‍♂️ 마치며

위에서 언급한 QUIC, gRPC의 장, 단점을 이해하기 위해서는 많이 부족한 개념이지만, 이 정도는 알고 있으면 좋겠다 싶은 수준에서 OSI 7 Layer의 전반적인 개념을 알아봤습니다.

추가로, 브라우저에 URL을 입력하면 네트워크가 어떤 방식으로 동작하는지 OSI 7 Layer에 따라 생각해보시면 이해가 잘 될 거에요.

다음엔 위에 언급한 신기술들을 정확히 이해하기 위해 TCP/IP, UDP, HTTPS, DNS, Stream 등을 포스팅하겠습니다.

감사합니다🖐