[네트워크] 심화 - 네트워크 계층 모델

1. 네트워크 계층 모델

1-1. OSI 7계층 모델

• ISO(International Organization for Standardization)라고 하는 국제표준화기구에서 1984년에 제정한 표준 규격
• OSI 7계층 모델의 목적
• 표준화를 통하여 포트, 프로토콜의 호환 문제를 해결
• 네트워크 시스템에서 일어나는 일을 해당 계층 모델을 이용해 쉽게 설명할 수 있다.
• 네트워크 관리자가 문제가 발생 했을 때 문제의 원인이 어디에 있는지 범위를 좁혀 문제를 쉽게 파악할 수 있다.

1-1.1) 하드웨어 및 소프트웨어가 수행하는 기능에 따라 7개의 계층(레이어)으로 구분하기

1계층 - 물리 계층	- OSI 모델의 맨 밑에 있는 계층 - 시스템 간의 물리적인 연결과 전기 신호를 변환 및 제어하는 계층 - 주로 물리적 연결과 관련된 정보를 정의 - 전기 신호를 전달하는데 초점 - 들어온 전기 신호를 그대로 잘 전달하는 것이 목적	디지털 또는 아날로그로 신호 변경
2계층 - 데이터링크 계층	- 네트워크 기기 간의 데이터 전송 및 물리주소(e.g. MAC 주소)를 결정하는 계층 - 물리 계층에서 들어온 전기 신호를 모아 알아 볼 수 있는 데이터 형태로 처리 - 주소 정보를 정의하고 출발지와 도착지 주소를 확인한 후, 데이터 처리를 수행	브리지 및 스위치, MAC 주소
3계층 - 네트워크 계층	- OSI 7 계층에서 가장 복잡한 계층 중 하나 - 실제 네트워크 간에 데이터 라우팅을 담당 - 이때 라우팅이란 어떤 네트워크 안에서 통신 데이터를 짜여진 알고리즘에 의해 최대한 빠르게 보낼 최적의 경로를 선택하는 과정을 말한다.	IP 패킷 전송
4계층 - 전송 계층	- 컴퓨터간 신뢰성 있는 데이터를 서로 주고받을 수 있도록 하는 서비스를 제공하는 계층 - 해당 데이터들이 실제로 정상적으로 보내지는지 확인하는 역할 - 네트워크 계층에서 사용되는 패킷은 유실되거나 순서가 바뀌는 경우가 있는 데, 이를 바로 잡아주는 역할도 담당	TCP/UDP 연결
5계층 - 세션 계층	- 세션 연결의 설정과 해제, 세션 메시지 전송 등의 기능을 수행하는 계층 - 컴퓨터간의 통신 방식에 대해 결정하는 계층 - 양 끝 단의 프로세스가 연결을 성립하도록 도와주고, 작업을 마친 후에는 연결을 끊는 역할
6계층 - 표현 계층	- 응용 계층으로 전달하거나 전달받는 데이터를 인코딩 또는 디코딩하는 계층 - 일종의 번역기 같은 역할을 수행하는 계층	문자 코드, 압축, 암호화 등의 데이터 변환
7계층 - 응용 계층	- 최종적으로 사용자와의 인터페이스를 제공하는 계층 - 사용자가 실행하는 응용 프로그램(e.g. Google Chrome)들이 해당 계층에 속한다.	이메일 및 파일 전송, 웹 사이트 조회

1-1.2) 데이터 캡슐화

• OSI 7계층 모델은 송신 측의 7계층과 수신 측의 7계층을 통해 데이터를 주고 받는다.
• 각 계층은 독립적이므로 데이터가 전달되는 동안에 다른 계층의 영향을 받지 않는다.
• 데이터를 전송하는 쪽은 데이터를 보내기 위해서 상위 계층에서 하위 계층으로 데이터를 전달
• 데이터를 상대방에게 보낼 때 각 계층에서 필요한 정보를 데이터에 추가하는데, 이 정보를 헤더(데이터링크 계층에서는 트레일러)라고 한다.
• 이렇게 헤더를 붙여나가는 것을 캡슐화라고 합니다.
• 마지막 물리 계층에 도달하며 송신 측의 데이터링크 계층에서 만들어진 데이터가 전기 신호로 변환되어 수신 측에 전송된다.
• 데이터를 받는 쪽은 하위 계층에서 상위 계층으로 각 계층을 통해 전달된 데이터를 받게된다.
• 상위 계층으로 데이터를 전달하며 각 계층에서 헤더(데이터링크 계층에서는 트레일러)를 제거해 나가는 것을 역캡슐화라고 한다.
• 역캡슐화를 거쳐 마지막 응용 계층에 도달하면 드디어 전달하고자 했던 원본 데이터만 남게 된다.

1-2. TCP/IP 4계층 모델

 

• OSI 모델을 기반으로 실무적으로 이용할 수 있도록 현실에 맞춰 단순화된 모델
• OSI 7계층 이론을 실제 사용하는, 즉 실용성에 기반을 둔 현대의 인터넷 표준이 TCP/IP 4계층이라고 할 수 있다.

1-2.1) TCP/IP 4계층 모델 구분하기

4계층: 어플리케이션 계층	- OSI 계층의 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층에 해당 - TCP/UDP 기반의 응용 프로그램을 구현할 때 사용	FTP, HTTP, SSH
3계층: 전송 계층	- OSI 계층의 전송 계층에 해당 - 통신 노드간의 연결을 제어하고, 신뢰성 있는 데이터 전송을 담당	TCP/UDP
2계층: 인터넷 계층	- OSI 계층의 네트워크 계층에 해당 - 통신 노드 간의 IP 패킷을 전송하는 기능 및 라우팅을 담당	IP, ARP, RARP
1계층: 네트워크 인터페이스 계층	- OSI 계층의 물리 계층과 데이터 링크 계층에 해당 - 물리적인 주소로 MAC을 사용	LAN, 패킷망 등

1-2.2) 응용 계층

• 네트워크 모델의 최상위 계층으로 최종적으로 사용자와의 인터페이스를 제공하는 계층
• 이메일, 파일 전송, 웹 사이트 조회 등 어플리케이션에 대한 서비스를 사용자에게 제공한다.
  • ex) 사용자가 웹 서핑을 할 때에는 웹 브라우저를 사용하고 메일을 주고 받을 때는 Outlook과 같은 메일 프로그램을 사용하는 것