[네트워크심화] 네트워크 계층 모델

OSI 7계층 모델

탄생배경

같은 회사에서 만든 컴퓨터끼리만 통신이 가능했던 시절에 회사의 시스템, 네트워크 유형에 관계 없이 상호 통신이 가능한 규약, 프로토콜이 필요했다.

ISO라는 국제표준화기구에서 1984년 네트워크 표준 규격을 제정했다.

1계층 - 물리 계층

• OSI 모델의 맨 밑에 있는 계층으로 시스템 간의 물리적인 연결과 전기 신호를 변환 및 제어하는 계층
• 주로 물리적 연결과 관련된 정보를 정의하며 전기 신호를 전달하는데 초점을 두고 들어온 전기 신호를 그대로 잘 전달하는 것이 목적
  • 디지털 또는 아날로그로 신호 변경

2계층 - 데이터링크 계층

• 네트워크 기기 간의 데이터 전송 및 물리주소(e.g. MAC 주소)를 결정하는 계층
• 물리 계층에서 들어온 전기 신호를 모아 알아 볼 수 있는 데이터 형태로 처리
• 주소 정보를 정의하고 출발지, 도착지 주소를 확인한 후 데이터 처리를 수행
• e.g. 브리지 및 스위치, MAC 주소

3계층 - 네트워크 계층

• OSI 7 계층에서 가장 복잡한 계층 중 하나로서 실제 네트워크 간에 데이터 라우팅을 담당
  • 라우팅: 어떤 네트워크 안에서 통신 데이터를 짜여진 알고리즘에 의해 최대한 빠르게 보낼 최적의 경로를 선택하는 과정
• e.g.IP 패킷 전송

4계층 - 전송 계층

• 컴퓨터간 신뢰성 있는 데이터를 서로 주고받을 수 있도록 하는 서비스를 제공
• 하위 계층에서 보낸 데이터들이 실제로 정상적으로 보내지는지 확인하는 역할
• 패킷의 유실, 순서바뀜을 잡아주는 역할도 담당
  • e.g TCP/UDP 연결

5계층 - 세션 계층

• 세션 연결의 설정과 해제, 세션 메시지 전송 등의 기능을 수행하는 계층
• 컴퓨터간의 통신 방식에 대해 결정하는 계층
• 양 끝 단의 프로세스가 연결을 성립하도록 도와주고, 작업을 마친 후에는 연결을 끊는 역할

6계층 - 표현 계층

• 응용 계층으로 전달하거나 전달받는 데이터를 인코딩 또는 디코딩하는 계층
• 일종의 번역기 같은 역할을 수행하는 계층
• e.g. 문자 코드, 압축, 암호화 등의 데이터 변환

7계층 - 응용 계층

• 최종적으로 사용자와의 인터페이스를 제공하는 계층
• 사용자가 실행하는 응용 프로그램(e.g. Google Chrome)들이 해당 계층에 속함
• e.g. 이메일 및 파일 전송, 웹 사이트 조회

데이터 캡슐화

OSI 7계층 모델의 데이터 송수신

OSI 7계층 모델은 송신측 7계층, 수신측 7계층을 통해 데이터를 주고 받고 각 계층은 독립적이므로 데이터가 전달되는 동안 다른 계층의 영향을 받지 않는다.

1. 데이터를 전송하는 쪽은 데이터를 보내기 위해 상위 계층에서 하위 계층으로 데이터를 전달
   1. 데이터를 상대방에게 보낼 때 각 계층에서 필요한 정보를 데이터에 추가하는데 이 정보를 헤더(데이터링크 계층에서는 트레일러)라고 한다.
   2. 그리고 이렇게 헤더를 붙여나가는 과정을 캡슐화라고 한다.
2. 마지막 물리 계층에 도달, 송신 측의 데이터링크 계층에서 만들어진 데이터가 전기 신호로 변환돼 수신 측에 전송
3. 데이터 수신자는 하위 계층에서 상위 계층으로 각 계층을 통해 전달된 데이터를 받는데 상위 계층으로 데이터를 전달하며 각 계층에서 헤더를 제거해 나가는 것을 역캡슐화라고 한다.
4. 최종적으로는 원본 데이터를 받게 된다.

TCP/IP 4계층 모델

OSI 모델을 기반으로 실무적으로 이용할 수 있도록 현실에 맞춰 단순화된 모델

실용성에 기반을 둔 현대의 인터넷 표준

4계층: 어플리케이션 계층

• OSI 계층의 세션, 표현, 응용 계층에 해당
• TCP/UDP 기반의 응용 프로그램을 구현할 때 사용
• e.g. FTP, HTTP, SSH

3계층: 전송 계층

• OSI 계층의 전송 계층에 해당
• 통신 노드간의 연결을 제어, 신뢰성 있는 데이터 전송을 담당
• e.g. TCP/UDP

2계층: 인터넷 계층

• OSI 계층의 네트워크 계층에 해당
• 통신 노드 간의 IP 패킷을 전송하는 기능 및 라우팅을 담당
• e.g. IP, ARP, RARP

1계층: 네트워크 인터페이스 계층

• OSI 계층의 물리, 데이터 링크 계층에 해당
• 물리적인 주소로 MAC을 사용
• e.g. LAN, 패킷망 등에 사용

응용 계층

• 네트워크 모델의 최상위 계층
• 최종적으로 사용자와의 인터페이스를 제공하는 계층
• 웹 브라우저, Outlook같은 메일 프로그램 같은 어플리케이션에 대한 서비스를 사용자에게 제공하는 계층
  • 어플리케이션은 사용자에서 사용하는 어플리케이션, 서비스를 제공하는 측의 어플리케이션으로 분류
  • 일반적으로 서비스를 요청하는 측을 클라이언트(웹 브라우저, 메일프로그램), 제공하는 측을 서버(웹 서버, 메일 서버)
  • 클라이언트와 서버 모두 응용 계층에서 동작