OSI 7계층 과 TCP/IP 4계층

주제 :

1. OSI 7계층이란?

1. OSI 7계층의 간단한 개념과, 각 계층별 주요 개념에 대한 간단히 조사해주세요.
2. 각 계층 별 디테일한 내용은 계층 별 주차에 진행할 예정이니 참고 바랍니다.

 

OSI 7계층이란 무엇인가?

OSI 7계층(Open Systems Interconnection 7-Layer Model)은 네트워크 통신을 계층별로 나누어 설명하는 모델로, 각 계층은 특정한 네트워크 기능을 담당합니다. 이 모델은 국제 표준화 기구(ISO) 에서 정의한 것이며, 네트워크 시스템을 설계하고 이해하는 데 중요한 개념입니다.

 

각 계층은 독립적으로 작용하며 수많은 프로토콜(Protocol)이 존재하는데 프로토콜이란? 데이터를 주고받기 위한 일종의 약속을 말합니다. 프로토콜에 의해 하위 계층으로 갈수록 헤더가 붙으면서 데이터의 크기는 커집니다.

 

응용 계층 = 응용 계층 Header + DATA;

표현 계층 = 표현 계층 Header + 응용계층;

세션 계층 = 세션 계층 Header + 표현계층;

전송 계층 = 전송 계층 Header + 세션계층;

네트워크 계층 = 네트워크 계층 Header + 전송계층;

데이터 링크 계층 = 데이터 링크 계층 Header + 네트워크계층;

물리 계층 = 데이터 링크 계층을 BIT로 변환하여 물리적으로 전송;

 

이렇게 아래로 내려갈수록 헤더를 붙여서 데이터를 받게되고 그 데이터를 해석할때에는 다시 헤더를 하나씩 풀어나가면서 각계층이 필요한 데이터를 가져가면서 사용자에게 전달된다.

 

 

• 7층 응용 계층 (Application Layer) : 
  • 역할 : 사용자가 네트워크 서비스를 사용할 수 있도록 직접적인 인터페이스를 제공합니다. 이메일, 파일 전송, 웹 브라우징 등 사용자와 가장 가까운 계층입니다.
  • ex) : HTTP, FTP, SMTP, DNS, 웹 브라우저, 이메일 클라이언트
• 6층 표현 계층 (Presentation Layer) :
  • 역할 : 데이터의 형식과 표현을 처리하며, 데이터 암호화, 압축, 변환, 등을 담당합니다. 데이터의 문맥을 맞추어 서로 다른 시스템 간의 통신을 가능하게 합니다.
  • ex : 암호화/복호화, 데이터 압축, 파일형식(JPEG, ASCII, PNG).
• 5층 세션 계층 (Session Layer) :
  • 역할 : 통신 세션을 설정, 관리, 종료하는 역할을 합니다. 세션을 통해 데이터를 송수신하는 동안의 논리적 연결을 유지합니다.
  • ex : 세션관리, 돈기화, 체크포인트.
• 4층 전송 계층 (Transport Layer) :
  • 역할 : 데이터 전송의 신뢰성을 보장하며, 데이터의 분할 및 재조립을 관리합니다. 또한 포트 번호를 통해 응용 프로그램 간의 데이터 전송을 처리합니다.
  • ex : TCP, UDP, 세그먼트, 포트 번호.
• 3층 네트워크 계층 (Network Layer) : 
  • 역할 : 데이터를 목적지까지 전달하기 위한 경로를 결정하고, 논리적 주소(IP 주소)를 사용하여 데이터를 전송합니다. 라우팅 기능을 수행하여 데이터를 여러 네트워크를 통해 전달합니다.
  • ex : 라우터, IP 주소, 패킷, IP(Internet Protocol).
• 2층 데이터 링크 계층 (Date Link Layer) :
  • 역할 : 물리 계층에서 전송된 데이터를 Frame단위로 묶어 신뢰성 있게 전달하는 역할을 합니다. 오류 검출과 수정, Mac주소 기반의 물리적 주소 지정 등을 담당합니다.
  • ex : 스위치, MAC 주소, 프레임, 이더넷.
• 1층 물리 계층 (Physical Layer) :
  • 역할 : 데이터가 전송되는 물리적 매체(케이블, 전기 신호, 광섬유 등)을 다룹니다. 이 계층에서는 실제 하드웨어적인 열결과 데이터 전송 방법이 정의 됩니다.
  • ex : 네트워크 케이블, 전기 신호, 비트 전송.

OSI 7계층의 중요성 

• 표준화 : OSI 7계층은 네트워크 통신의 표준화된 참조 모델로, 다양한 네트워크 기술과 프로토콜을 이해하고 설계하는 데 중요한 기준을 제공합니다.
• 모듈성 : 각 계층이 독립적으로 설계될 수 있도록 하여, 특정 계층의 변경이 다른 계층에 영향을 미치지 않도록 합니다. 이를 통해 네트워크의 유지보수와 확장이 용이합니다.
• 문제 해결 : 네트워크 문제 발생 시, 특정 계층에서 발생한 문제를 해결하는 데 도움을 줍니다. 예를들어, 네트워크 연결 문제를 조사할 때 어떤 계층에서 문제가 발생했는지 파악할 수 있습니다.

 

TCP/IP UDP

인터넷에서 데이터를 주고 받을때 대부분 전송 계층에 속하는 TCP와 네트워크 계층에 속하는 IP를 많이 사용하는데 이를 묶어 TCP/IP라고 합니다. TCP/IP또한 네트워크 통신을 4계층으로 나누어 설명하는 TCP/IP 4계층이 있습니다.

 

• 4층 응용 계층 (Application Layer) : 
  • 역할 : 사용자와 직접 상호작용하며, 데이터 표현과 응용 서비스를 제공합니다. OSI의 응용계층과 표현계층, 세션계층을 포괄합니다.
• 3층 전송 계층 (Transport Layer) :
  • 역할 : 데이터의 전송을 관리하고, 오류 검출 및 복구, 데이터 흐름 제어를 담당합니다. TCP와 UDP프로토콜이 이 계층에서 작동합니다. OSI 의 전송계층에 해당합니다.
  • TCP의 경우 3핸드 쉐이크 방식으로 통신하며, 장치간에 연결이 잘 되어 있는지를 확인하는 방식으로 데이터 전송의 신뢰성을 확보합니다.
  • UDP는 그냥 무조건 전송으로 데이터 전송의 신뢰성은 떨어지나 전송이빠르고 데이터가 소실되기도 쉽다.

• 2층 인터넷 계층 (Internet Layer) :
  • 역할 : 패킷을 목적지까지 전송하기 위한 경로를 결정하고, 논리적 주소(IP주소)를 사용하여 데이터를 라우팅 합니다. OSI의 네트워크 계층에 해당합니다.
  • 패킷의 인터넷 주소를 결정하고 경로를 배정하는 역할을하며 TCP/IP를 통해 연결된 모든 네트워크의 집합체입니다. IP주소에는 32비트 체계인 IPv4와 128비트 체계인 IPv6가 있습니다.
• 1층 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer) :
  • 역할 : 데이터가 실제로 네트워크를 통해 전달되도록 하며, 물리적 네트워크 매체와 직접 상호작용합니다. 이계층은 네트워크 카드, 드라이버, 네트워크 장비 등을 포함합니다. OSI의 물리계층, 데이터 링크 계층에 해당합니다.

 

차이점 :

1. 세분화 정도 : 
   • OSI 7계층 : 네트워크 통신을 매우 세분화하여 각 계층이 구체적이고 독립된 역할을 담당하도록 설계. 이 모델은 학습과 표준화에 중점을 두고, 네트워크 프로토콜의 각 요소를 명확하게 구분합니다.
   • TCP/IP 4계층 : 실용성을 중시하여 관련있는 기능들을 더 넓은 범위로 묶어놓았습니다. 이는 네트워크에서 실제로 사용되는 프로토콜과 시스템을 간결하게 설명하는 데 더 적합합니다.
2. 기능 통합 : 
   • OSI : 예를들어, 세션관리와 데이터 표현(포맷 변환, 암호화)은 각각 세션계층과 표현계층으로 나뉘어 있습니다.
   • TCP/IP : 이러한 기능들은 응용 계층으로 통합되어 사용자와 직접 상호작용하는 모든 부분을 하나의 응용 계층에 포함시켜, 실질적으로 사용되는 인터넷 프로토콜을 간결하게 설명합니다.
3. OSI모델은 이론적 교육과 네트워크 시스템의 이해를 돕기위해,  TCP/IP 모델은 실질적인 네트워크 운영을 설명하기 위해 간결하고 실용적인 접근을 취합니다.

    OSI 7계층                                                                       TCP/IP 4 계층                                프로토콜