OSI 7 Layer & TCP/IP Layer - 계층별 설명

앞서 OSI 7 Layer에 대해 대충 이해도가 생겼다면 이제는 각 계층별 역할과 그 역할을 담당해주는 장비에 대해 알아 볼 시간이다. 사용자 지원계층이라고도 하는 세션, 표현, 응용 계층보다는 가장 우리가 많이 접하는 물리, 데이터링크, 네트워크, 전송 계층에 대해 자세히 설명 하도록 하겠다.

 출처 - 네이버 백과사전

물리 계층(Physical Layer)

물리 계층은 정보를 Bit단위로 즉 전기적 신호로 변환하여 전송 하는 계층이다.

물리 계층의 정보 교환 단위는 bit이다.

대표적인 장비는 단순한 1계층 허브, 리피터가 있다. ( 단순하게 생각해서 전선끼리 주고받는 그 전기전 신호가 맞다.)

데이터 링크 계층(Datalink Layer)

데이터 링크은 쉽게 말하면 MAC Address, Broadcast 도메인 내부에서 정보 교환이라 할 수 있지만

정확히 말하자면 포인트 투 포인트 간 신뢰성 있는 정보 전송을 하기 위함이고 이 신뢰성을 위해 MAC Address가 사용 된다. 

MAC Address란

MAC 주소는 총 12개의 16진수 숫자로 구성되어 있는데, 앞쪽 6개의 16진수는 네트워크 카드를 만든 회사를 나타내는 것으로 OUI(Organizational Unique Identifier)라고 한다. 뒤쪽 6개의 16진수는 각 회사에서 임의로 붙이는 일종의 시리얼을 나타내는 것으로 Host Identifier라고 한다. 따라서 MAC 주소의 앞부분을 보면 어느 회사에서 만든 제품인지 알 수 있다. 각 회사마다 고유한 OUI를 가지며, 한 회사에서는 같은 시리얼의 네트워크 카드를 만들지 않기 때문에 같은 MAC 주소는 존재하지 않는다.

-출처 네이버 백과사전

데이터 링크 계층의 정보 교환 단위는 frame이다.

대표적인 장비는 2계층 허브, 스위치 등이 있다.

허브와 스위치의 차이

쉽게 말하자면 허브는 무조건 Broadcast 전송이어서 불필요한 정보교환이 많아 충돌이 잦으며 데이터 전송 속도가 느려진다는 단점이 있다. 반면에 스위치는 첫 Broadcast 전송과 동시에 ARP table에 포트별로 MAC address를 기억해 다음 전송시에 해당 MAC address에게만 정확히 전달해주어서 불필요한 정보 전송을 막는다.

허브와 스위치의 차이는 따로 글을 작성할 계획이니 심화적인 내용은 블로그를 참조해도 좋다.

네트워크 계층(Network Layer)

네트워크 계층은 라우팅을 통하여 IP로 정보를 전달하는 계층이다. 2계층의 Broadcast Domain에 국한되지 않고 더 뻗어나가 장거리 까지 정보를 주고 받게 할 수 있다.

예를 들어 PC방이나 한 회사의 부서내에서 정보를 공유하고 주고 받을 때 2계층이 주로 사용된다면

집에서 네이버나 티스토리 블로그를 볼 때는 인터넷 내에서 3계층이 사용되어서 멀리 떨어져있는 곳과 정보를 주고 받을 수 있어야 한다.

이해 하는데에 있어서는 2계층과 거리에 제한을 두지 않는다면 동일한 역할을 한다고 보아도 무관하다. 따라서 2계층은 MAC, 3계층은 IP로 보면 편하다.

IP란

IP 주소는 인터넷에 연결된 기기를 식별하는 유일한 번호로, 다음과 같이 4개의 10진수 형태로 구성된다.

218.237.65.1

각 10진수는 8자리 2진수를 의미하는 것으로 결국 IP 주소는 32비트로 구성된다. 218.237.65.1을 2진수 형태로 표현하면 다음과 같다. -출처 네이버 백과사전

네트워크 계층의 정보 교환 단위는 Packet이다. 

대표적인 장비는 3계층 스위치, 라우터가 있다.

전송 계층(Transport Layer)

전송 계층은 5,6,7계층에서 종합된 데이터를 어떤 형식으로 전송 시킬지를 정의하는 계층이다.

전송 방식으로는 TCP/UDP가 있다.

TCP와 UDP

TCP는 three hands shaking으로 세 번의 악수(신뢰성 확립)을 통해 데이터를 손실없이 정확하게 전달하는 프로토콜이고, UDP는 이러한 과정없이 손실이 있더라도 빠르고 많이 데이터를 교환하기 위해 사용되는 프로토콜이다.

TCP는 손실이 있어서는 안되는 데이터의 교환간(FTP, Telnet, SSH 등등)에 사용된다면 UDP는 스트리밍으로 youtube, 아프리카 Tv, 네이버 등등 처럼 화면이 깨지거나 데이터에 손실이 생기더라도 그저 신속하게 대용량의 정보를 전달하기 위해 사용된다.

전송 계층의 정보 교환 단위는 Segment이다.

세션 계층(Session Layer)

세션 계층, 연결 계층이라고도 불리며 주 역할은 연결성 확립이다. 좀 더 정확하게 말하자면 물리적 데이터의 신뢰성이 1,2,3,4 계층을 통해 확립된다면 논리적 데이터의 신뢰성은 이 세션 계층을 통해 확립된다.

표현 계층(Presentation Layer)

표현 계층은 암호화 부호화 복호화 모두를 총괄한다. 이해하기 편하게 예를들면 ---- A, B가 있을 때 A에서 ASCII코드로 데이터를 전송한다면 B에서 EBCDIC 코드를 사용하더라도 자신에게 맞게 해석할수 있게 하는 계층인 것이다.

응용 계층(Application Layer)

응용 계층은 어플리케이션 계층이라고도 하며 사용자 계층이라고도 한다. 1~6계층을 총괄할 정도로 사용자와 응용 프로그램 간에 직접적인 통신을 담당하는 계층이다. 예를 들어 HTTP, FTP 등을 제공한다.

PS. 저는 출처를 꼭 남깁니다. 복사해와서 제가 내용을 이해하기 쉽게 고친 부분조차 출처를 남겨 저작권에 있어 오해의 소지가 없게 합니다. 그리고 이 글을 읽으시는 분들 중 잘못된 내용이 있다고 생각되시면 언제든지 피드백 달게 받겠습니다.