OSI 모델과 TCP/IP 모델

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Computer Science/OS

OSI 모델과 TCP/IP 모델

부리부리부리부리 2024. 1. 2. 11:48

개요

OSI 모델(OSI 7 Layer)와 TCP/IP 모델은 네트워크에서 발생하는 통신 과정을 계층으로 나누어 놓은 모델이다. 통신 흐름을 한 눈에 볼 수 있고, 특정 계층에 이상이 생겼을 때, 시스템 전체를 점검하지 않고 해당 계층만 점검하면 되기 때문에 유지 보수에도 효과적이다.
현대 인터넷은 OSI 모델이 아니라 TCP/IP 모델을 따르고 있다. OSI 모델이 TCP/IP 모델보다 늦게 나오기도 했고, 시장 점유 싸움에서 졌기 때문이기도 하다. 하지만 OSI 모델은 계층을 세부적으로 설명하고 있다는 점에서 Reference 용도로 많이 쓰인다.
TCP/IP 모델의 경우, 기존에는 4 Layer였지만 최근에는 5 Layer로 업데이트 되었다고 한다.

OSI 7 Layer

응용 계층 (Application Layer)

사용자의 데이터와 직접 상호 작용하는 유일한 계층
인터페이스 역할
애플리케이션 계층 프로토콜 : HTTP, SMTP, FTP, SSH, DNS 등

표현 계층 (Presentation Layer)

표현 계층(Presentation Layer)은 주로 데이터를 준비하는 역할을 하여 애플리케이션 계층이 이를 사용할 수 있게 한다. 표현 계층은 데이터의 변환, 암호화, 압축을 담당한다.

변환 : 서로 통신하는 두 개의 통신 장치는 서로 다른 인코딩 방법을 사용하고 있을 수 있으므로, 이 계층은 수신 장치의 응용 계층(Application Layer)이 이해할 수 있는 구문으로 수신 데이터를 변환하는 일을 담당
암호화 : 장치가 암호화된 연결을 통해 통신하는 경우, 표현 계층은 최종 송신자에게 암호화를 추가할 뿐만 아니라 최종 수신자에게 암호화를 디코딩하여 암호화되지 않은 읽기 쉬운 데이터로 응용 계층을 제시할 수 있도록 하는 역할
압축 : 마지막으로, 표현 계층은 응용 계층에서 수신한 데이터를 세션 계층으로 전송하기 전에 압축하는 일도 담당한다. 전송할 데이터의 양을 최소화함으로써 통신의 속도와 효율을 높이는 데 도움이 됨

세션 계층 (Session Layer)

두 기기 사이의 통신을 시작하고 종료하는 일을 담당하는 계층이다. 통신이 시작될 때부터 종료될 때까지의 시간을 세션이라고 한다. 세션 계층은 교환되고 있는 모든 데이터를 전송할 수 있도록 충분히 오랫동안 세션을 개방한 다음 리소스를 낭비하지 않기 위해 세션을 즉시 닫을 수 있도록 보장한다.

연결 세션에서 데이터 교환, 에러 발생 시 복구 관리
- 또한 세션 계층은 데이터 전송을 체크포인트와 동기화한다. 예를 들어, 100MB의 파일이 전송되는 경우 세션 계층이 5MB마다 체크포인트를 설정할 수 있다. 52MB가 전송 된 후 연결이 끊어 지거나 충돌이 발생하면 마지막 체크 포인트에서 세션을 재개하는 것이 가능하다. 즉, 50MB의 데이터만 더 전송하면 된다. 체크 포인트가 없으면 전체 전송을 처음부터 다시 시작해야 한다.

전송 계층 (Transport Layer)

전송 계층은 두 기기 간의 종단 간 통신을 담당한다. 여기에는 세션 계층에서 데이터를 가져와서 네트워크 계층(Network Layer)으로 보내기 전에 세그먼트라고하는 조각으로 분할하는 일이 포함된다. 수신 기기의 전송 계층은 세그먼트를 세션 계층이 이용할 수 있는 데이터로 재조립해야 한다.

전송 계층(Transport Layer)은 흐름 제어 및 오류 제어 기능의 역할도 한다.

흐름 제어

송신 ↔ 수신
수신측과 송신측의 데이터 처리 속도 차이 를 해결하기 위한 기법
송신측의 전송량이 수신측의 처리량보다 많은 경우, 전송된 패킷은 수신측의 큐를 넘어서 손실될 수 있기 때문에 송신측의 패킷 전송량을 제어
Stop and Wait, Sliding Window
1. 정지-대기 (Stop and Wait)
- 매번 전송한 패킷에 대해 응답을 받아야만 그 다음 패킷을 전송
- 구조가 간단한 대신, 하나씩 주고받기 때문에 비효율적
2. 슬라이딩 윈도우 (Sliding Window)
- 수신측에서 설정한 윈도우 크기만큼 송신측에서 확인 응답없이 세그먼트를 전송할 수 있게 하여 데이터를 동적으로 조절하는 기법

오류 제어

송신측에서 수신측에 전달된 프레임에서 발생한 오류를 감지하고 수정하기 위한 매커니즘

네트워크 계층 (Network Layer)

네트워크 계층은 서로 다른 두 네트워크 간 데이터 전송을 용이하게 하는 역할을 한다. 서로 통신하는 두 장치가 동일한 네트워크에 있는 경우에는 네트워크 계층이 필요하지 않다. 네트워크 계층은 전송 계층의 세그먼트를 송신자의 장치에서 패킷이라고 불리는 더 작은 단위로 세분화하고, 수신 장치에서 이러한 패킷을 다시 조립한다.
라우팅 : 데이터 패킷을 목적지까지 안전하게 전달하기 위한 경로를 결정 ⇒ IP 주소를 이용해 길을 찾는다.
포워딩 : 각 장치에게 고유한 논리적인 주소를 부여하여 데이터를 목적지에 정확하게 전송할 수 있도록 한다.
라우터 등의 네트워크 장비를 사용하여 패킷을 다음 목적지로 전달한다.

데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

같은 네트워크에 있는 컴퓨터들이 데이터를 주고 받기 위해 필요한 모듈
전기 신호를 모아 우리가 알아볼 수 있는 데이터 형태로 처리한다.
주소 정보를 정의하고 정확한 주소로 통신이 되도록 하는데에 초점이 맞춰져 있다.
스위치를 통해 여러 컴퓨터가 통신 할 수 있도록 한다.
데이터링크 계층은 비트들을 프레임의 형태로 감싸 다른 프레임들과 구분한다. 이러한 Framing은 물리 계층으로부터 전달된 비트들을 어떻게 조직하는지를 의미하며, 송신자와 수신자의 주소를 추가함으로써 메시지를 분리한다. 이 목적지 주소를 통해 송신자는 수신자가 메시지를 받았다는 응답을 돕는다.