OSI 7 Layer와 TCP/IP Model

이번 포스팅에서는 컴퓨터 통신을 여러 단계로 나눈 OSI 7 Layer에 대해 다뤄보려고 합니다.

 

또한, OSI 7 Layer 를 점유율에서 이겨 실질적으로 사용하고 있는 모델인 TCP/IP 모델에서도 다뤄보겠습니다.

 

아래의 본문이 이해가 잘 안되시는 분들은 맨 아래 레퍼런스의 유튜브 링크를 보시는 것을 추천드립니다. (영상 속 설명이 너무 잘되어있네요)

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OSI 7계층

- 통신이 이루어지는 과정을 7가지의 단계로 정의한 국제 통신 표준 규약

- 각 계층마다 수행하는 역할이 존재

- 각 계층은 독립되어 있어 용이성과 유지관리에 좋음

- 송수신에 따라 1계층에서 7계층. 7계층에서 1계층으로 흐를 수 있다.

(송신 시 : 7계층 → 1계층, 수신 시 : 1계층 → 7계층)

- 전체 구조

1계층	물리 계층(Physical Layer)
2계층	데이터링크 계층(DataLink Layer)
3계층	네트워크 계층(Network Layer)
4계층	전송 계층(Transport Layer)
5계층	세션 계층(Session Layer)
6계층	표현 계층(Presention Layer)
7계층	응용 계층(Application Layer)

 

 

각 계층의 역할

1계층 : 물리 계층(Physical Layer)

- 데이터를 전기적인 신호로 변환해서 주고 받는 기능을 진행하는 공간

- 컴퓨터의 언어는 이진법(0과 1)으로 표현할 수 있는데, 전선을 통해서 통신을 하기 위해서는 전기 신호로 변경하는 것이 필요함. 이 기능을 물리 계층에서 담당.

- 데이터 송신 시 : 데이터를 전기적인 신호로 변환함(인코딩)

- 데이터 수신 시 : 수신받은 전기적인 신호를 데이터로 변환함(디코딩)

- 통신 케이블(유선 : UTP/STP, 무선 : 공기), 허브 등

 

 

2계층 : 데이터링크 계층(Physical Layer)

- 물리계층으로 송수신되는 데이터를 확인

- MAC 주소를 이용하여 통신한다. (MAC 주소 : 컴퓨터의 물리적 주소)

- 데이터에 구분자를 넣어줌

- 송수신된 데이터에 대해 오류 제어, 재전송, 흐름 제어, 프레이밍 등 진행

• 오류 제어 : 프레임 전송 시에 발생한 오류를 복원 or 재전송
• 접근 제어 : 통신 주체가 여럿 존재할 때, 데이터 전송 여부 결정
• 동기화 : 프레임 구분에 사용
• 흐름 제어 : 데이터를 주고 받을 때, 너무 많거나 너무 적지 않도록 흐름을 제어
• 프레이밍 : 데이터를 프레임이라는 틀로 인코딩 or 디코딩 (송신 시 인코딩, 수신 시 디코딩)
  1. 내 컴퓨터로 여러 컴퓨터가 동시에 데이터를 보낸다고 가정해보자.
  2. A라는 컴퓨터는 1010, B라는 컴퓨터는 0101을 나에게 동시에 보내면 10100101을 받는다. 이렇게 되면 데이터의 처음과 끝이 어딘지 모르기 때문에 처음과 끝을 정해줘야 한다.
  3. 이를 방지하기 위해 데이터의 시작과 끝 구분해야한다. 시작을 0000 끝을 1111이라고 가정한다면, A는 0000 1010 1111을 보내고 B는 0000 0101 1111을 보낸다. (프레임으로 인코딩)
  4. 내 컴퓨터에 수신된 데이터는 0000 1010 1111 0000 0101 1111 받게 되는데 시작과 끝의 신호를 이용해 데이터를 확인한다. 
  5. 내 컴퓨터는 0000 1010 1111 0000 0101 1111 구분자를 제거해서 1010과 0101을 얻는다. (프레임에서 디코딩)
  6. 이렇게 데이터의 시작과 끝을 구분자를 넣은 것을 프레임이라고 하며, 프레임으로 만들고 분해하는 작업을 프레이밍 이라고 한다.

- 데이터 단위 : 프레임(Frame)

- 장비 : 브릿지, 스위치

 

 

3계층 : 네트워크 계층(Network Layer)

- 데이터를 목적지까지 안전하고 정확하게 전달하는 기능을 담당

- 데이터에 IP를 넣어줌

• 우리가 우편을 보낼 때, 상대의 주소를 적어주는 것과 같은 맥락
• 데이터에 IP를 넣어서 목적지의 주소를 알려줌
• 이를 패킷(Packet)이라고 함.             

- 데이터 단위 : 패킷(Packet)

- 장비 : 라우터

                                                                                                  

MAC? IP?       

- MAC : 컴퓨터 간 데이터를 전송하기 위해 있는 컴퓨터의 물리적 주소. 변하지 않는 주소(주민 번호와 같은 개념)

- IP : 인터넷에 연결되어 있는 모든 장치를 식별할 수 있도록 장비에게 부여되는 고유의 주소. 변할 수 있음(우편 번호와 같은 개념)

 

 

4계층 : 전송 계층(Transport Layer)

- 송수신할 데이터가 어느 포트로 들어가야하는 지 알려주는 기능을 담당

- TCP와 UDP을 이용하여 통신을 활성화 한다.

• TCP
  • 연결지향적 프로토콜
  • 연결하고 연결해제하는 과정이 있어 UDP 보다는 속도가 느리지만, 연결을 하기 때문에 신뢰성이 높음
  • 신뢰성이 중요한 파일 전송과 같은 곳에서 사용
• UDP
  • 비연결형 프로토콜로 속도가 빠름
  • 연결이라는 개념이 없기 때문에 TCP보다 빠르지만, 신뢰성이 낮음
  • 연속성이 중요한 스트리밍과 같은 서비스에서 사용

- 데이터에 Port 정보를 넣어줌

• 실행중인 프로그램이 여러 개가 있을 때, 어느 프로그램에 데이터를 보내줘야할 지를 정해줘야함.
• 각 프로그램은 고유의 포트를 가지고 있는데, 이 포트 정보를 데이터에 넣어줘서 어느 프로그램으로 가야할 지를 알려줌
• MAC주소가 주민번호, IP주소가 우편 번호라면 Port정보는 몇 호인지 알려주는 거와 같은 맥락

 

5계층 : 세션 계층(Session Layer)

- 통신 시스템 사용자 간의 연결에 대한 설정을 진행

- 데이터가 통신하기 위한 논리적 연결을 담당

 

 

6계층 : 표현 계층(Presention Layer)

- 데이터에 대한 암호화, 포장, 압축, 인코딩을 진행한다.

- 세션 계층 간 주고받는 인터페이스를 일관성 있게 제공

 

 

7계층 : 응용 계층(Application Layer)

- 최종 목적지로 프로그램과 직접 일반적인 응용서비스를 수행

- 사용자 인터페이스, 전자우편, 데이터베이스 관리, 파일 전송 등의 서비스 제공

ex) HTTP, SMTP, FTP 등

 

 

 

OSI 7 Layer VS TCP/IP Model

- 현대의 인터넷은 OSI 7 Layer가 아닌 TCP/IP Model을 따르고 있음

- TCP/IP Model이 시장 점유율에서 이겼기 때문

- TCP/IP Model로 넘어오면서, 계층들이 합쳐짐

- 대부분은 업데이트된 TCP/IP Model을 사용중

 

 

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Reference

https://jungeun960.tistory.com/m/181

https://youtu.be/1pfTxp25MA8