OSI 7 Layer와 TCP/IP
OSI 7 계층과 TCP/IP 스택은 복잡한 네트워크를 단계별로 나누어 설명한다.
* PDU(Protocal Data Unit)
계층별로 프로토콜을 개발하여 네트워크 구성 요소를 모듈화할 수 있다.
1~4계층을 데이터 플로 계층(Data Flow Layer) 또는 하위 계층(Lower Layer)이라고 부르고, 5~7계층을 애플리케이션 계층(Application Layer) 또는 상위 계층(Upper Layer)이라고 부른다.
데이터 플로 계층(1~4 Layer)
- 데이터를 상대방에게 잘 전달하는 역할이다.
- 네트워크 엔지니어 중점
애플리케이션 계층(5~7 Layer)
- 개발자가 데이터를 표현하는 데 초점을 맞춰 개발하게 된다.
- 애플리케이션 개발자 중점
네트워크 엔지니어는 1~7계층 순서대로 네트워크를 인식(하향식 형식)하게 되고, 개발자는 7~1계층 순서로 네트워크를 바라본다.(상향식 인식)
TCP/IP 프로토콜 스택
TCP/IP 모델은 4계층으로 구분하게 된다.
TCP/IP는 이론보다는 실용성에 중점을 둔 프로토콜이다.
OSI 7 Layer 계층별 이해
1계층(피지컬 계층, 물리 계층)
- 물리적 연결과 관련된 정보를 정의한다.
- 전기 신호를 전달하는 데 초점을 맞춘다.
- 1계층 장비에 전기 신호가 들어오면 이 전기 신호를 재생성하여 내보낸다. → 전기 신호이기 때문에 주소의 개념이 없음
- 장비: 허브, 리피터, 케이블, 커넥터, 트랜시버, 탭
| 이름 | 용도 |
| 허브, 리피터 | 네트워크 통신을 중재하는 네트워크 장비 |
| 케이블, 커넥터 | 케이블 본체를 구성하는 요소 |
| 트랜시버 | 컴퓨터의 랜카드와 케이블을 연결하는 장비 |
| 탭 | 네트워크 모니터링과 패킷 분석을 위해 전기 신호를 다른 신호로 복제하는 장비 |
2계층(데이터링크 계층)
- 전기 신호를 모아 사람들이 알아볼 수 있는 데이터 형태로 처리하는 계층이다.
- 주소 정보를 정의하고, 정확한 주소로 통신이 되도록 하는 데 초점을 맞춘다.
- 출발지 주소(Source Address), 도착지 주소(Destination Address)를 확인하고 처리해야 하는 데이터가 맞는지 검사한 뒤 데이터를 처리하는 형식으로 수행된다. → 주소 체계가 생겼음!
- 여러 통신이 한꺼번에 이루어지는 것을 구분하기 위한 기능이 주로 정의된다.
- 전기 신호를 모아 데이터 형태로 처리하기 때문에 데이터에 대한 에러 탐지, 에러 고치기 역할을 수행한다. → 이더넷 기반 네트워크의 2계층에서는 에러를 탐지하는 역할만 수행한다.
- 주소 체계가 생긴다는 것 → 받는 사람이 현재 데이터를 받을 수 있는 상태인지 확인해야 한다 = Flow Control이라고 한다.
- MAC 주소라는 주소 체계가 존재한다!!!
- 2계층에서 동작하는 네트워크 구성 요소: 1. 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 2. 스위치 → 두 구성 요소는 MAC 주소를 이해할 수 있다.
* 네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card)를 실무에서 부르는 용어는 매우 많다!
- 네트워크 인터페이스 컨트롤러(Network Interface Controller) = NIC
- 네트워크 카드
- 랜카드: 과거 이더넷은 LAN에서만 사용되다 보니 랜 카드라고 부르게 되었음
- 물리 네트워크 인터페이스: 물리적으로 컴퓨터의 내부와 외부를 연결해주는 중간 지점이라는 의미가 강함 → 1계층 구성요소 X, 2계층 구성요소임!
- 이더넷 카드
- 네트워크 어댑터
- 네트워크 인터페이스 카드에는 고유 MAC 주소가 있다.
- 네트워크 인터페이스 카드의 동작 방식
1. 전기 신호 → 데이터 형태 변형
2. 목적지 MAC/출발지MAC 주소 확인
3. 네트워크 인터페이스 카드의 MAC 주소 확인
4. 목적지 MAC 주소와 네트워크 인터페이스 카드가 갖고 있는 MAC 주소가 맞으면 데이터 처리, 아닐 시 데이터 폐기
- 스위치는 MAC 주소를 보고 통신해야 할 포트를 지정해 내보내는 역할을 수행한다.
- 단말이 어떤 MAC 주소인지 연결된 포트는 어느 것인지 주소를 습득하는 과정에서 알 수 있다. 이 데이터를 기반으로 단말들이 통신할 때 포트를 적절히 필터링하고 정확한 포트로 포워딩한다.
- 스위치와 허브의 차이점: 허브는 전기 신호가 들어오면 전체 포트로 전기 신호를 전달하다 보니 전체 네트워크에서 하나의 허브만 데이터를 보낼 수 있다. 스위치의 경우, 적절한 필터링 + 포워딩 기능으로 필요한 포트만 사용하기 때문에 불필요한 처리가 감소하여 이더넷 네트워크 효율성 ↑
3계층(네트워크 계층)
- IP 주소와 같은 논리적인 주소가 정의된다.
- IP 주소는 사용자가 환경에 맞게 변경할 수 있음
- 네트워크 주소/호스트 주소로 나뉜다.
- 자신이 속한 네트워크와 원격지 네트워크를 구분할 수 있고, 원격지 네트워크로 가는 경로를 지정하는 역할을 수행한다.
- 3계층에서 동작하는 장비는 라우터로, IP 주소를 이용하여 최적의 경로를 찾고 이 경로로 패킷을 전송하는 역할을 한다.
4계층(트랜스포트 계층)
- 이름에 걸맞게 실제 1, 2, 3계층의 데이터들이 정상적으로 잘 보내지도록 확인하는 역할을 한다.
- 데이터 전송 중 패킷이 유실되거나 순서가 바뀌는 경우가 생기는 문제를 방지하기 위해 4계층에서 확인하고 문제가 생겼을 때 바로잡아 주는 역할을 담당한다. → 어떻게? 패킷을 분할할 때 패키 헤더에 보내는 순서(시퀀스 번호, Sequence Number)와 받는 순서(ACK 번호, Acknowledgment Number)를 적는다.
- 4계층에서 동작하는 장비는 로드밸런서와 방화벽이 있다.
- 로드밸런서는 포트 번호, 시퀀스 번호, ACK 번호를 이용하여 부하를 분산한다.
- 방화벽은 보안 정책을 쉽하여 패킷 통과, 차단하는 기능을 수행한다.
5계층(세션 계층)
- 양 끝단의 응용 프로세스가 연결을 성립하도록 도와주고, 연결이 안정적으로 유지되도록 한다. 작업이 완료되었을 때 연결을 끊는 역할까지 담당하고 있다.
- 세션을 관리하는 것이 주요 역할!
- TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 지고, 에러로 중단된 통신에 대한 에러 복구와 재전송을 수행한다.
6계층(프레젠테이션 계층)
- 표현 방식이 다른 애플리케이션이나 시스템 간의 통신을 돕기 위해 하나의 통일된 구문 형식으로 변환하는 기능을 수행한다. 번역기나 변환기 역할을 수행하는 계층이라고 생각하면 편하다.
- MIME 인코딩, 암호화, 압축, 코드 변환과 같은 동작이 이루어진다.
7계층(애플리케이션 계층)
- 프로세스를 정의하고 애플리케이션 서비스를 수행한다.
- 네트워크 소프트웨어의 UI, 사용자 입·출력 부분을 정의하는 역할을 한다.
- 대표적인 프로토콜은 FTP, SMTP, HTTP, TELNET이 있음
| 계층 | 주요 프로토콜 | 장비 |
| 애플리케이션 계층 | HTTP, SMP, SMTP, STUN, TFTP, TELNET | ADC, NGFW, WAF |
| 프레젠테이션 계층 | SSH, TLS, AFP | |
| 세션 계층 | L2TP, PPTP, HFS, RPC, RTCP, SIP, SSH | |
| 트랜스포트 계층 | TCP, UDP, SCTP, DCCP, AH, AEP | 로드 밸런서, 방화벽 |
| 네트워크 계층 | ARP, IPv4, IPv6, NAT, IPSec, VRRP, 라우팅 프로토콜 | 라우터, L3 스위치 |
| 데이터 링크 계층 | IEEE 802.2, FDDI | 스위치, 브릿지, 네트워크 카드 |
| 피지컬 계층 | RS-232, RS-499, V.35, S 등의 케이블 | 케이블, 허브, 탭(TAP) |
'네트워크' 카테고리의 다른 글
| 네트워크 통신하기 - 1 (유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트, 애니캐스트) (0) | 2024.11.08 |
|---|---|
| 네트워크 연결과 구성 요소 - 2 (NIC, 케이블/커넥터, 허브, 스위치, 라우터, 로드 밸런서, 보안 장비, 모뎀/공유기) (0) | 2024.11.07 |
| 네트워크 연결과 구성 요소 - 1 (LAN/MAN/WAN, 네트워크 회선 종류) (0) | 2024.11.07 |
| 네트워크 시작하기 - 3(인캡슐레이션과 디캡슐레이션) (0) | 2024.10.30 |
| 네트워크 시작하기 - 1(네트워크 구성과 프로토콜) (0) | 2024.10.26 |