[KT AIVLE] 네트워크 기초 - TCP/IP 4계층 모델

1. OSI 7 계층 모델

• 네트워크 프로토콜이 통신하는OSI 7 계층은 위와 같이 7개의 계층으로 구성되고, 각 계층 간 상호 동작하는 방식을 정리한 모델
• 송신 측은 보내고자 하는 데이터가 각 계층을 지나 내려가면서 헤더가 첨가되고, 수신 측에서는 수신한 패킷을 위로 올려보내며 헤더를 하나씩 확인, 제거한다.
• 동일한 계층끼리 헤더를 통해 정보를 주고받는 모습을 보고 “동일한 계층끼리 논리적으로 연결되어 있다”라고 표현하기도 한다.

물리 계층 (Physical Layer) > 장비: 허브, 리피터

• 물리 계층은 OSI 최하위 계층에 속하며, 상위 계층에서 전송된 데이터를 물리 매체(허브, 라우터, 케이블 등)를 통해 다른 시스템에 전기적 신호를 전송하는 역할을 한다.
• 전송 단위: 비트(bit)

데이터 링크 계층 (Data Link Layer) > 장비: 브릿지, 스위치 

• 링크 계층은 네트워크 기기들 사이의 데이터 전송을 하는 역할을 한다.
• 시스템 간의 오류 없는 데이터 전송을 위해 패킷을 프레임으로 구성하여 물리 계층으로 전송한다.
• 3 계층에서 정보를 받아 주소와 제어정보를 헤더와 테일에 추가한다.
• 전송 단위 : 프레임(Frame)
• Mac 주소로 통신

네트워크 계층 (Network Layer) > 장비: 라우터, L3 스위치

• 네트워크 계층은 기기에서 데이터그램(Datagram)이 가능 경로를 설정해주는 역할을 한다.
• 라우팅 알고리즘을 사용하여 최적의 경로를 탐색하고, 송신 측으로부터 수신 측으로 전송한다.
• 이때, 전송되는 데이터는 패킷 단위로 분할하여 전송한 후 다시 합쳐진다.
• 2계층이 노드 대 노드 전달을 감독한다면, 3 계층은 각 패킷이 목적지까지 성공적이고 효과적으로 전달되도록 한다.
• 전송 단위 : 패킷(Packet)

전송 계층 (Transport Layer) > 장비: 게이트웨이, L4 스위치

• 발신지에서 목적지(End-to-End) 간 제어와 에러를 관리한다.
• 패킷의 전송이 유효한지 확인하고 전송에 실패된 패킷을 다시 보내는 것과 같은 신뢰성 있는 통신을 보장하며, 헤드에는 세그먼트가 포함된다.
• 전송 단위 : 세그먼트(Segment)
• 포트(Port)로 통신

세션 계층 (Session Layer)

• 통신 세션을 구성하는 계층으로, 포트(Port) 번호를 기반으로 연결한다.
• 통신장치 간의 상호작용을 설정하고 유지하며 동기화한다.
• 동시송수신(Duplex), 반이중(Half-Duplex), 전이중(Full-Duplex) 방식의 통신과 함께 체크 포이팅과 유후, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행한다.

표현 계층 (Pressentation Layer)

• 표현 계층은 송신측과 수신 측 사이에서 데이터 형식(png, jpg, jpeg…)을 정해준다.
• 세션 계층에서 받은 응용 계층에 맞게 변환하는 역할을 수행한다.
• 데이터를 코드 변환, 구문 검색, 암호화, 압축의 과정을 통해 올바른 표준 방식으로 변환해준다.

응용 계층 (Application Layer)

• 응용 계층은 사용자와 바로 연결되어 있으며 응용 SW를 도와주는 계층이다.
• 사용자로부터 정보를 입력받아 하위 계층으로 전달하고 하위 계층에서 전송한 데이터를 사용자에게 전달한다.
• 파일 전송, DB, 메일 전송 등 여러가지 응용 서비스를 네트워크에 연결해주는 역할을 한다.

 

2. TCP/IP 4계층 모델

OSI 참조 모델은 말 그대로 참조 모델일 뿐, 실제 사용되는 인터넷 프로토콜은 7 계층 구조를 완전히 따르지 않는다. 인터넷 프로토콜 스택 (Internet Protocol Stack)은 현재 대부분 TCP/IP를 따른다.

TCP/IP는 인터넷 프로토콜 중 가장 중요한 역할을 하는 TCP와 IP 의 합성어로 데이터의 흐름 관리, 정확성 확인, 패킷의 목적지 보장을 담당한다. 데이터의 정확성은 TCP가, 패킷을 목적지까지 전송하는 일은 IP가 담당한다.

 

데이터는 아래 그림과 같이 단계 별로 헤더(Data → Segment → Datagram → Frame)를 붙여 전송하며 이를 데이터 캡슐화 라고 한다.

데이터 캡슐화 img

헤더란?

• 데이터 전송이 이루어질 때, 계층 이동별로 필요한 정보를 담고 있음
• 캡슐화/역 캡슐화 시 덧붙이는 목적지 정보, 출발지 정보, 에러 체크 등에 필요한 정보

캡슐화 encapsulation

• 송신 데이터에 필요한 정보(헤더)를 붙여서 다음 계층에 보내는 기술을 의미한다.
• 상위 → 통신 프로토콜 정보 추가 → 하위

역 캡슐화 decapsulation

• 캡슐화의 반대 개념으로, 헤더를 제거하는 것을 역 캡슐화라고 한다.
• 하위 → 헤어 제거 → 상위

 

 

참조

https://velog.io/@hidaehyunlee/데이터가-전달되는-원리-OSI-7계층-모델과-TCPIP-모델

https://evan-moon.github.io/2019/11/10/header-of-tcp/

https://valueelectronic.tistory.com/90

https://ychaeeun.github.io/network-encapsulation/