[네트워크] TCP/IP 4계층? 5계층?

OSI 7계층은 네트워크 통신을 표준화한 모델로, 통신 시스템을 7단계로 나누어 설명한 것입니다.

하지만 OSI 모델이 실무적으로 이용하기에 복잡한 탓에 실제 인터넷에서는 이를 단순화한 TCP/IP 4계층이 사용되고 있습니다.

TCP/IP는 인터넷에서 사용하는 프로토콜 그룹을 칭합니다. TCP/IP는 Application layer(응용계층), Transport layer(전송계층), Network layer, Data link layer, Physical layer로 5개의 계층으로 나뉩니다.

아래와 같이 OSI의 7계층을 간소화해서 4계층으로 표현했다.

• Application + Presentation + Session → Application
• Network → Internet
• Data-Link + Physical → Link

하지만, 인터넷 개발 이후 꾸준히 표준이 갱신되면서 하위 레이어가 다시 세분화되었고, 오른쪽의 TCP/IP Updated 모델이 탄생했다. TCP/IP Updated의 5계층 모델은 Link를 다시 두 레이어로 세분화하고, Internet 명칭을 Network로 다시 변경했다는 차이가 있다. TCP/IP Updated 모델은 현재 전 세계 표준으로 적용되고 있다.

저도 개념이 충돌을 해서 자료를 찾아보니까 업데이트 된 모델이라고 하네요.

 

 

캡슐화/역캡슐화

서로 다른 계층 간 데이터를 주고받는 과정에서 캡슐화와 역캡슐화가 발생하게 된다.
응용 계층에서 처음 요청 데이터가 생성되고 나면, 데이터가 응용 → 전송 → 네트워크 → 데이터 링크 순으로 전달 된다. 이때 계층 별로 맡은 역할에 따라 추가적으로 정보가 생성되며, 이것을 헤더의 형태로 하나씩 붙여나가게 된다. 이렇게 헤더를 차례대로 붙여가는 과정을 캡슐화라고 한다.

반대로 데이터를 수신하는 쪽에서는 수신받은 데이터가 데이터 링크 → 네트워크 → 전송 → 응용 계층 순으로 타고 올라간다. 이 과정에서 양파껍질 벗기듯 헤더를 차례대로 제거하면서 데이터를 전달하는 과정을 역캡슐화라고 한다.

📖 OSI 7 계층이란? (Open System Interconnection)

• 네트워크 프로토콜이 통신하는 구조를 7개의 계층으로 분리하여 각 계층 간 상호 작동하는 방식을 정해 놓은 것
• 개방된 시스템, 시스템 간의 상호 연결성을 부여하는 표준
•  

🤔 OSI 7 계층을 나눈 이유

1980년대 네트워크 통신망이 확산되면서 다양한 통신망이 혼재된 상태였고, 이에 따라 네트워크 유형에 관계없이 상호 통신이 가능한 지침이 필요했었습니다. 이러한 필요성이 대두됨으로써 ISO(국제표준화기구)는 ISO 7 계층이라는 새로운 네트워크 모델을 발표하였고 이 모델은 서로 다른 컴퓨터 기기간의 네트워크를 형성할 수 있도록 규정한 네트워크 모델 표준안입니다. OSI 7 계층으로 통신이 일어나는 과정을 크게 구분하여 단계별로 파악할 수 있고, 네트워크의 구성을 예측 이해할 수 있게 되었습니다. 또한 각 계층은 독립적이기 때문에 7 계층 중 특정한 곳에서 문제가 발생하면 해당 계층만 고치면 되며, 용이성, 유지관리가 좀 더 수월해지게 되었습니다.

데이터를 보낼 때 계층마다 정보를 실어서 캡슐화를 보내는 것을 표준으로 정의해서 잡아둔것.

데이터 표준이 뒤죽박죽이면 나주에 역캡슐화해서 수신측에서 혼란 야기!

표준을 정해놓는 것이다.

🔎 OSI 7 계층

Layer 1 : 물리 계층(Physical layer)

• 전기, 기계적인 신호를 주고받는 역할을 하는 계층
• 디지털에서 아날로그 혹은 그 반대로 신호를 변환
• OSI 모델에서 가장 복잡한 계층
• 전송 단위 : 비트(Bit)
• 대표적인 장비 : 통신 케이블, 허브, 리피터, 어댑터 등등

 

Layer 2 : 데이터링크 계층(Data link layer)

• 물리적인 연결을 통해 인접한 두 장치 간의 신뢰성 있는 정보 전송을 담당하는 계층
• 에러 검출, 재전송, 흐름 제어 역할을 함
• Point-To-Point 전송
• MAC 주소를 통해 통신
• 전송 단위 : 프레임(Frame)
• 대표적인 장비 : 스위치, 브릿지, 이더넷 등등

 

Layer 3 : 네트워크 계층(Network layer)

• 종단 간 주소(IP)를 정하고 경로(Route)를 선택하고 패킷(Packet)을 전달하는 계층
• End-To-End 혹은 Host-To-Host 전송
• 라우팅 기능을 맡고 있으며 목적지까지의 최적경로 알고리즘을 사용
• 전송 단위 : 패킷(Packet)
• 대표적인 장비 : 라우터, L3 스위치, IP 공유기

 

Layer 4 : 전송 계층(Transport layer)

• 종단 간 신뢰성 있고 정확한 데이터 전송을 담당하는 계층
• 신뢰성 있고 효율적인 데이터 전송을 위해 오류 검출, 복구, 흐름 제어, 중복 검사 등을 수행
• 데이터 전송을 위해 Port번호 사용
• 전송 단위 : TCP-세그먼트(Segment), UDP-데이타그램(Datagram)
• 방화벽이나 프록시 서버가 여기에 해당

 

Layer 5 : 세션 계층(Session layer)

• 통신 장치 간의 상호작용 및 동기화를 제공하는 계층
• TCP/IP 세션을 만들고 없애는 역할
• 통신을 하기 위한 세션을 확립, 유지, 중단하는 역할
• 연결 세션에서 데이터 교환과 에러 발생 시 복구 관리

 

Layer 6 : 표현 계층(Presentation layer)

• 데이터를 어떻게 표현할지를 정하는 역할을 하는 계층
• 데이터 인코딩/디코딩, 압축/해제, 암호화/복호화 수행

 

Layer 7 : 응용 계층(Application layer)

• 사용자와 가장 밀접한 계층으로 인터페이스 역할을 하는 계층
• 응용 프로세스 간의 정보 교환을 담당
• 텔넷, 크롬, 이메일, 데이터베이스 관리 등등의 서비스가 여기에 해당

 

✏️ OSI 7 계층 요약표

구분	계층	계층명(PDU)	기능
상 위 층	7	응용(Data)	사용자에게 서비스 제공 역할 DHCP, DNS, SMTP, FTP, HTTP등 사용자가 원하는 최종 목표에 해당
	6	표현(Data)	데이터의 인코딩/디코딩, 압축/해제, 암호화/복호화 담당
	5	세션(Data)	통신하는 프로세스 사이의 대화 제어 및 동기화 담당 연결 세션에서 데이터 교환과 에러 발생 시 복구 담당
하 위 층	4	전송 (TCP - Segment, UDP - Datagram)	종단 간 신뢰성있는 데이터 전송을 담당 오류검출, 복구, 흐름제어, 중복검사 수행 데이터 전송을 위해 Port 번호를 사용
	3	네트워크(Packet)	종단 간 전송을 위한 경로 설정을 담당(IP주소 사용) 호스트로 도달하기 위한 최적의 경로를 라우팅 알고리즘을 통해 선택하고 제어
	2	데이터 링크(Frame)	인접한 노드간의 신뢰성있는 데이터 전달 신뢰성을 위해 흐름제어, 오류제어, 회선제어 수행 MAC 주소를 통해서 통신
	1	물리(Bit)	물리매체를 통해 bit 흐름 전송 물리적으로 연결된 노드간의 신호 전송

 

TCP/IP

TCP/IP는 인터넷 세계에서 표준으로 사용되고 있는 네트워크 프로토콜

• 1 계층 - 물리 : 물리적인 연결과 전기 신호 변환/제어를 담당한다.
• 2 계층 - 데이터링크 : 네트워크 기기 간 데이터 전송 및 물리 주소를 결정한다.
• 3 계층 - 네트워크 : 다른 네트워크와 통신하기 위한 경로를 설정하고 논리 주소를 결정한다. IP 주소라는 개념이 이 계층에 위치한다.
• 4 계층 - 전송 : 네트워크 계층에서 보내온 데이터 정렬, 오류 정정 등을 수행하고 신뢰할 수 있는 통신을 확보한다. TCP/UDP 같은 프로토콜이 이 계층에 위치한다.
• 5 계층 - 응용 : 이메일, 웹 브라우저, 파일 전송 등 통신하기 위해 필요한 서비스를 제공한다.

 

참고 : https://zion830.tistory.com/104