[CS/Network] OSI 7계층과 TCP/IP 4계층

OSI 7 Layer

OSI 7 Layer란 국제 표준화 기구에서 정의한 모델로, 네트워크 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것이다.

국제 표준으로 설정하였지만, 실제로는 OSI 7 Layer 모델보다는 TCP/IP 모델을 사용한다.

그렇지만 TCP/IP 모델 또한 OSI 7 Layer을 변형, 통합한 것이기 때문에 OSI 7 Layer도 알아둘 필요가 있다.

 

우선 OSI 7 Layer는 아래와 같이 7개의 계층으로 나뉜다.

• 1 계층 - 물리(Physical) 계층 : 전기적, 기계적 특성을 이용하여 시스템 간 물리적인 연결을 담당한다.
• 2 계층- 데이터 링크(DataLink) 계층 : 네트워크 기기간 데이터 전송을 관리하고, 물리 주소 부여 
• 3 계층 - 네트워크(Network) 계층 : 다른 네트워크와의 데이터 통신을 위한 경로 설정 및 논리 주소 결정
• 4 계층 - 전송(Transport) 계층 : 두 지점 간의 신뢰성 있는 통신을 담당한다.
• 5 계층 - 세션(Session) 계층 : 세션 체결, 통신 방식 등을 결정한다.
• 6 계층 : 표현(Presentation) 계층 : 전송하는 데이터의 표현 방식을 결정(데이터 변환, 압축, 암호화 등)
• 7 계층 : 응용(Application) 계층 : 응용 프로그램과 직접 연결하여 응용 서비스를 제공한다.

 

(출처) 해시넷

캡슐화(Encapsulation)와 역캡슐화(Decapsulation)

그림 왼쪽 위에서부터 아래로 각 계층에 따라 데이터를 전송할 때 필요한 정보를 담은 헤더를 붙인다.

응용 계층(7 계층)부터 물리 계층(1 계층)까지 7개의 계층을 지나며 헤더를 붙이는 과정을 캡슐화 라고 한다.

 

그림 오른쪽에서 캡슐화되어있는 데이터를 받아서, 반대로 1 계층부터 7 계층까지 헤더를 읽고 해석하며 데이터를 수신하는 과정을 역캡슐화 라고 한다.

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1 계층 : 물리 계층(Physical Layer)

전기적, 기계적 특성을 이용하여 통신 케이블로 데이터를 전송하는 물리적인 장비를 말한다.

데이터를 전기 신호(1, 0)로 변환하여 송수신하는 기능만 한다.

• 통신 케이블, 리피터, 허브 등

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2 계층 : 데이터 링크 계층(DataLink Layer)

물리 계층을 통해 송수신되는 정보의 흐름을 관리하여 안전한 통신의 흐름을 관리하고, 물리 주소를 부여한다.

• 이 계층에서 전송되는 데이터 단위 : 프레임(Frame)
• 브리지, 스위치, 이더넷 등

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3 계층 : 네트워크 계층(Network Layer)

데이터를 목적지까지 안전하고 빠르게 전달하는 역할을 한다.

데이터 통신을 위한 경로를 설정하고, 논리주소(IP)를 결정한다.

• 이 계층에서 전송되는 데이터 단위 : 패킷(packet)
• 장비 : 라우터

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4 계층 : 전송 계층(Transport Layer)

두 지점 간의 신뢰성 있는 데이터를 주고받게 해주는 역할을 한다.

• 데이터 전송 중 손상, 유실 확인을 위한 오류 점검 기능을 한다. (check sum)
• 목적지의 어떤 응용프로그램에 데이터를 전달해야 하는지 식별하는 기능을 한다.(port)
• TCP, UDP 프로토콜

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5 계층 : 세션 계층(Session Layer)

세션 연결, 관리를 담당한다.

TCP/IP 세션을 체결하고, 포트 번호를 기반으로 통신 세션을 구성한다.

• API, Socket

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6 계층 : 표현 계층(Presentation Layer)

전송하는 데이터의 표현 방식을 결정한다.

• 파일 인코딩, 압축, 암호화 등
• JPEG, MPEG, GIF, ASCII 등

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7 계층 : 응용 계층(Application Layer)

응용 프로세스와 직접 연결하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.

• HTTP 등

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TCP/IP 프로토콜

네트워크 통신이 일어나는 과정을 이론적으로 정의한 것이 OSI 7 계층이라면, 

TCP/IP는 이 이론을 실제로 사용하는 표준이고, 4 계층으로 나눈다.

 

OSI 7 계층의 1, 2 계층을 묶어서 TCP/IP의 1 계층 네트워크 액세스 계층이 되고,

5, 6, 7 계층을 묶어서 TCP/IP의 4 계층인 응용 계층이 된다.

따라서 TCP/IP의 4 계층은 아래와 같다.

• 1 계층 : 네트워크 액세스 계층(Network Access Layer)
• 2 계층 : 인터넷 계층(Internet Layer)
• 3 계층 : 전송 계층(Transport Layer)
• 4 계층 : 응용 계층(Application Layer)

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1 계층 : 네트워크 엑세스 계층(Network Access Layer)

• OSI 7 계층의 물리 계층, 데이터링크 계층에 해당다.
• 물리적인 주소로 MAC을 사용한다.
• LAN, 패킷망 등에 사용된다.

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2 계층 : 인터넷 계층(Internet Layer)

• OSI 7 계층의 네트워크 계층에 해당한다.
• 통신 노드 간의 IP 패킷을 전송하는 기능과 라우팅 기능을 담당한다.
• 프로토콜 : IP, ARP, RARP

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3 계층 : 전송 계층(Transport Layer)

• OSI 7 계층의 전송 계층에 해당한다.
• 통신 노드 간의 연결을 제어하고, 신뢰성 있는 데이터 전송을 담당한다.
• IP와 Port를 이용하여 프로세스와 통신한다.
• 프로토콜 : TCP, UDP

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4 계층 : 응용 계층(Application Layer)

• OSI 7 계층의 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층에 해당한다.
• TCP/UDP 기반의 응용 프로그램을 구현할 때 사용한다.
• 프로그램(브라우저)과 직접 상호작용하는 계층이다.
• 프로토콜 : HTTP, FTP, SSH 등

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TCP/UDP 프로토콜

[CS/Network] TCP와 UDP 프로토콜