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OSI 7계층과 TCP/IP

네트워크 이론: OSI 7계층과 TCP/IP 정리

OSI 7 계층

일반적으로 OSI 7 계층(Layer)라고 부르는 OSI(Open Systems Interconnection) 모델은 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명하는 모델이다.

OSI 7 계층을 요약하면 아래와 같다.

Num Layer PDU1
Host Layers 7 Application Data
Host Layers 6 Presentation Data
Host Layers 5 Session Data
Host Layers 4 Transport Segment
Media Layers 3 Network Packet, Datagram
Media Layers 2 Data Link Frame
Media Layers 1 Physical Bit, Symbol

Note

각 계층을 통과할 때마다 전송되는 데이터에 각 계층별 Header, Trailer 등이 첨부되어 캡슐화된다.

각 계층의 기능과 상세 내용은 아래와 같다.

  1. Physical(물리) 계층
    • 네트워크의 기본 네트워크 하드웨어 전송
    • raw Bit(0, 1) stream 제어를 위한 전기적 변환
  2. Data Link(데이터 링크) 계층
    • 포인트 투 포인트(Point to Point, PPP) 데이터 전송을 제공
    • 데이터의 흐름제어, 오류 검출 및 정정
    • Medium access control(MAC) Layer, Logical link control(LLC) Layer 두 개의 서브 레이어로 구성
  3. Network(네트워크) 계층
    • 노드에서 다른 네트워크로 패킷 전송을 위한 기능적, 절차적 수단 제공
    • 논리적 주소 관리 및 패킷 이동 경로 설정
    • 라우팅 프로토콜, 멀티캐스트 그룹 관리, 네트워크 계층 정보 및 오류 제어, 네트워크 계층 주소 할당 등 계층 관리 수행
  4. Transport(전송) 계층
    • 호스트 간, 애플리케이션 간 가변 길이 데이터 시퀀스를 전송하는 기능적 및 절차적 수단 제공
    • 데이터의 분할 및 재결합 관리
    • 연결의 유효성 제어, 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷 재전송
    • 안정성은 전송 계층 내에서 엄격한 요구 사항이 아님2
  5. Session(세션) 계층
    • 로컬 및 원격 애플리케이션 간의 연결 설정, 관리 및 종료
    • PC 간 TCP/IP 세션 생성 및 종료 제어
  6. Presentation(표현) 계층
    • 애플리케이션 계층에서 지정한 형식으로 데이터 포맷팅 및 데이터 변환3
    • 데이터의 직렬화 및 역직렬화 수행
  7. Application(응용) 계층
    • 일반적인 응용 프로세스 수행
    • 네트워크 소프트웨어 UI, 사용자의 입출력(I/O) 수행

IP

인터넷 프로토콜 스위트(Internet Protocol Suite)는 네트워크에서 컴퓨터들이 통신하는데 쓰이는 통신규약(프로토콜)의 모음으로, 논리적인 개념 모델인 OSI 7 모델을 실제로 구현한 구현체들을 말한다.

이 중 가장 많이 사용되는 프토토콜이 TCP(Transmission Control Protocol, 전송 제어 프로토콜)와 IP(Internet Protocol, 인터넷 프로토콜)이기 때문에 일반적으로 TCP/IP라고 부른다.

TCP/IP는 OSI 7 계층과 아래와 같은 층위에서 연결된다.

Num OSI 7 Layer TCP/IP Protocols
7 Application HTTP, HTTPS, FTP, SMTP
6 Presentation MIME, SSL/TLS, XDR
5 Session Sockets
4 Transport TCP, UDP, SCTP, QUIC, DCCP, RTP
3 Network IP, IPsec, ICMP, IGMP, OSPF, RIP
2 Data Link PPP, SBTV, SLIP, Ethernet
1 Physical -

각 계층의 주요 기능 및 장비는 아래와 같다.

  • Application, Presentation, Session
    • 응용 애플리케이션 수행
    • 로드 밸런서 및 웹방화벽
  • Transport
    • 통신 노드 간의 연결 제어 및 데이터 송수신, 데이터 재전송 및 흐름제어
    • 로드 밸런서(Port 기반)
  • Network
    • 통신 노드 간의 IP 패킷 전송 라우팅
    • 라우터, VPN, 방화벽
  • Data Link(Network Access)
    • 네트워크 인터페이스, 물리적 식별
    • 스위치, 허브, 리피터, NIC

TCP/UDP

TCP(Transmission Control Protocol)는 3-way handshake를 통해 데이터의 전달 여부와 순서를 보장한다는 특징이 있어 신뢰성이 높기 때문에 대부분 TCP를 사용한다.

반면 UDP(User Datagram Protocol)는 3-way handshake와 같은 기능이 없어 데이터 전달 및 순서가 보장되지 않지만 단순하고 속도가 빠르다는 장점이 있다.

Reference

  1. Protocol Data Unit, 통신에서 네트워크의 피어 엔티티 간에 전송되는 단일 정보 단위 ↩

  2. UDP와 같은 프로토콜은 패킷 손실, 재정렬, 오류 또는 중복을 허용할 의향이 있는 애플리케이션에서 사용 ↩

  3. MIME 인코딩, 암호화, 압축 등 ↩