OSI 7계층, TCP/IP 4계층

노혁·2023년 7월 11일
OSI네트워크
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💡 OSI 7계층은 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것을 말한다.

왜 7계층으로 나눈걸까?

  • 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악할 수 있기 때문이다.
  • 특정한 곳에 이상이 생기면 다른 단계의 장비 및 소프트웨어를 건들이지 않고도 이상이 생긴 단계만 고칠 수 있기 때문이다.

예시

명직(사람 이름)이가 PC방에서 롤을 하고 있는데 연결이 끊겼다.

먼저 어디에 문제가 있는지 확인하다.

모든 PC가 문제가 있다면
라우터의 문제(3계층 네트워크 계층)이거나 회선 문제(1계층 물리 계층)

만약 한 PC만 문제가 있다면
롤의 소프트웨어에 문제(7계층 어플리케이션 계층)

OSI 7계층 단계

1계층 - 물리계층 (Physical Layer)

  • 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송하는 물리적인 장비
  • 통신 단위는 비트
  • 단지 데이터를 전달만 할뿐 전송 하려는(또는 받으려는) 데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 등에는 전혀 신경 쓰지 않는다.
  • 대표적인 장비는 통신 케이블, 리피터 허브등이 있다.

2계층 - 데이터 링크계층 (DataLink Layer)

  • 1계층(물리계층)을 통해 송수신 되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 전달을 수행할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.
  • 프레임에 물리적 주소(MAC address)를 부여하고 에러검출, 재전송, 흐름제어를 수행
  • 전송 단위는 프레임(Frame)
  • 대표적인 장비는 브리지, 스위치, 이더넷 등(여기서 MAC주소를 사용)

→ 브릿지나 스위치를 통해 맥주소를 가지고 물리계층에서 받은 정보를 전달함

데이터 링크 계층은 포인트 투 포인트(Point to Point) 간 신뢰성있는 전송을 보장하기 위한 계층으로 CRC 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요하다.
네트워크 위의 개체들 간 데이터를 전달하고, 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 찾아 내고, 수정하는 데 필요한 기능적, 절차적 수단을 제공한다. 

-> 프레임에 주소부여(MAC - 물리적주소), 에러검출/재전송/흐름제어

3계층 - 네트워크 계층 (Network Layer)

  • 데이터를 목적까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅)이다.
  • 라우터(Router)를 통해 경로를 선택하고 주소를 정하고(IP) 경로(Route)에 따라 패킷을 전달 → IP 헤더 붙음
  • 전송 단위는 패킷(Packet)
  • 대표적인 장비는 라우터(Router)

네트워크 계층은 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션(segmentation/desegmentation), 오류 제어, 인터네트워킹(Internetworking) 등을 수행한다.
데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로써 인터넷이 가능하게 만드는 계층이다.

→ 주소부여(IP), 경로설정(Route)

4계층 - 전송 계층 (Transport Layer)

  • port 번호, 전송방식(TCP/UDP) 결정 → TCP 헤더 붙음
    • TCP: 신뢰성, 연결지향적
    • UDP: 비신뢰성, 비연결성, 실시간
  • 두 지점간의 신뢰성 있는 데이터를 주고 받게 해주는 역할
  • 신호를 분산하고 다시 합치는 과정을 통해서 에러와 경로를 제어

연결 기반(connection oriented)이다. 이는 전송 계층이 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송한다는 것을 뜻한다.

→ 패킷 생성(Assembly/Sequencing/Deassembly/Error detection/Request repeat/Flow control) 및 전송

5계층 - 세션 계층 (Session Layer)

  • 데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결을 말한다.
  • 세션 설정, 유지, 종료, 전송 중단시 복구 등의 기능이 있다.
  • 동시 송수신 방식(duplex), 반이중 방식(half-duplex), 전이중 방식(Full Duplex)의 통신과 함께, 체크 포인팅과 유휴, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행한다.
  • TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 진다.

→ 통신하는 사용자들을 동기화하고 오류복구 명령들을 일괄적으로 다룬다. 통신을 하기 위한 세션을 확립/유지/중단 (운영체제가 해줌)

6계층 - 표현 계층 (Presentation Layer)

  • 전송하는 데이터의 표현방식을 결정(ex. 데이터변환, 압축, 암호화 등)
  • 파일인코딩, 명령어를 포장, 압축, 암호화

표현 계층(Presentation layer)은 코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어 준다.

→ 사용자의 명령어를 완성 및 결과 표현

7계층 - 응용 계층 (Application Layer)

  • 최종 목적지로, 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.(ex. chorome 등)
  • HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP 등과 같은 프로토콜이 있다.

→ 네트워크 소프트웨어 UI 부분, 사용자의 입축력(I/O) 부분

TCP/IP 4계층이란?

💡 OSI 7계층 보다 먼저 나온 규격이나 현재 더 많이 활용된다.

1계층 - 네트워크 액세스 계층 (Network Access Layer)

  • OSI 7계층의 물리 계층과 데이터 링크 계층에 해당한다
  • TCP/IP 패킷을 네트워크 매체로 전달하는 것과 네트워크 매체에서 TCP/IP 패킷을 받아들이는 과정을 담당한다
  • 물리적인 주소로 MAC을 사용한다
  • LAN, 패킷망 등에 사용한다

2계층 - 인터넷 계층 (Internet Layer)

  • OSI 7계층의 네트워크 계층에 해당한다
  • 어드레싱(addressing), 패키징(packaging), 라우팅(routing) 기능을 제공한다
  • 네트워크상 최종 목적지까지 정확하게 연결되도록 연결성을 제공하게 된다
  • 프로토콜 종류 - IP, ARP, RARP

3계층 - 전송 계층 (Transport Layer)

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

4계층 - 응용 계층 (Application Layer)

  • OSI 7계층의 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층에 해당한다.
  • 다른 계층의 서비스에 접근할 수 있게 하는 애플리케이션을 제공
  • 애플리케이션들이 데이터를 교환하기 위해 사용하는 프로토콜을 정의
  • HTTP, SMTP 등의 프로토콜이 있다
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