OSI 7계층과 TCP/IP
OSI 7계층과 TCP/IP 비교 분석
초기 네트워크 환경
미국 국방부의 ARPANET(Advanced Research Projects Agency Network)은 1969년에 시작된 최초의 패킷 스위칭 네트워크로, 현대 인터넷의 기원이 되었습니다.
1960년대와 70년대 초기 컴퓨터 네트워크는 각 제조사별로 독자적인 방식으로 구현되었고, 이 시스템들은 서로 호환되지 않는 문제가 있었습니다. 그리고 점차 네트워크가 확장되면서 시스템 간의 통신 문제가 발생했습니다.
이러한 상황에서 크게 두 가지 대해 논의하기 시작했습니다.
- 복잡한 네트워크 통신을 관리하기 위한 체계적인 구조 → OSI 7계층
- 서로 다른 시스템 간 통신을 위한 표준화된 규칙 → 프로토콜
OSI 7계층 모델의 탄생 배경
1970년대 중반, 네트워크 기술이 급속도로 발전하면서 다양한 네트워크 시스템 간의 호환성 문제가 심각해졌습니다. 이에 국제표준화기구(ISO)는 1977년부터 개방형 시스템 간 상호 연결을 위한 표준 모델 개발에 착수했습니다.
1984년, ISO는 OSI(Open Systems Interconnection) 참조 모델을 공식적으로 발표했습니다. 이 모델의 목적은 아래와 같습니다.
- 네트워크 통신 과정을 논리적인 계층으로 분리하여 복잡성 관리
- 각 계층의 표준화를 통한 다양한 시스템 간 호환성 확보
- 각 계층이 독립적으로 발전할 수 있는 모듈화된 구조 제공
OSI 7계층의 구조
OSI 모델은 네트워크 통신 과정을 7개의 계층으로 나누었습니다. 이러한 계층화는 복잡한 네트워크 통신 과정을 체계적으로 이해하고 관리할 수 있게 해주었습니다.
- 물리 계층 (Physical Layer): 비트 전송을 위한 전기적, 물리적 특성 정의
- 데이터 링크 계층 (Data Link Layer): 노드 간 데이터 전송, 오류 감지/수정
- 네트워크 계층 (Network Layer): 패킷 라우팅, 논리적 주소 지정
- 전송 계층 (Transport Layer): 종단 간 통신 제어, 신뢰성 있는 데이터 전송
- 세션 계층 (Session Layer): 통신 세션 설정, 유지, 종료
- 표현 계층 (Presentation Layer): 데이터 형식 변환, 암호화
- 응용 계층 (Application Layer): 사용자 인터페이스, 이메일, 파일 전송 등
> OSI 7계층 구조
TCP/IP 프로토콜의 탄생
프로토콜은 컴퓨터나 네트워크 장치들이 서로 통신할 때 따르는 규칙의 집합입니다. 초기에는 각 회사나 기관이 독자적인 프로토콜을 개발했지만, 이는 상호운용성 문제를 일으켰습니다.
1974년, 빈트 서프(Vint Cerf)와 밥 칸(Bob Kahn)은 TCP(Transmission Control Protocol)를 개발했고, 이후 TCP/IP로 발전했습니다. 이 프로토콜은 다양한 네트워크를 연결하는 “인터넷” 개념의 기초가 되었습니다.
OSI 7계층과 TCP/IP 모델
OSI 모델은 이론적으로 견고했지만, 실제로는 TCP/IP 모델이 인터넷의 표준으로 자리 잡았습니다. 일부 계층(특히 세션 계층과 표현 계층)의 실제 구현 사례가 적은것을 보면, TCP/IP 모델이 왜 더 널리 채택되었는지 알수 있습니다.
TCP/IP 프로토콜 구조
OSI 7계층에 대응되는 계층을 여러개를 묶어서 스택이라 합니다. TCP/IP 프로토콜 스택은 다음과 같은 4계층으로 구성됩니다.
- 네트워크 액세스 계층(Network Access Layer): MAC 주소, ARP 등 물리적 네트워크와의 연결을 담당.
- 인터넷 계층 (Internet Layer): IP를 통해 데이터의 경로를 설정하고 패킷을 전달.
- 전송 계층 (Transport Layer): TCP와 UDP로 데이터 전송의 신뢰성 또는 속도를 조절.
- 응용 계층 (Application Layer): HTTP, FTP, SMTP 등 사용자와 직접 상호작용하는 프로토콜.
> TCP/IP 프로토콜 스택
OSI 7계층과 TCP/IP 대응 관계
이론적 OSI 모델과 실용성을 갖춘 TCP/IP 모델은 각자의 역할과 의미를 가지고 있습니다. OSI는 네트워크 교육과 설계에 중요한 참조 모델로써, TCP/IP 모델은 실제 인터넷 통신의 표준으로 사용됩니다.
> OSI 7계층 개념을 실용성 있는 만든 TCP/IP
물리 계층 + 데이터 링크 계층 = 네트워크 액세스 계층
- 주요 기능
- 물리적 연결 및 전기적 신호 변환
- MAC 주소 기반 통신 및 오류 제어
- 주요 프로토콜:
MAC,ARP,Ethernet - 주요 장비: 허브, 스위치, NIC(Network Interface Card)
네트워크 계층 = 인터넷 계층
- 주요 기능
- 라우팅(경로 설정)
- 논리적 주소(IP) 기반 통신
- 패킷 단편화 및 재조립
- 주요 프로토콜:
IP,ICMP - 주요 장비: 라우터
전송 계층 = 전송 계층
- 주요 기능
- 종단간(End-to-End) 통신 제어
- 신뢰성 있는 데이터 전송(TCP)
- 포트 번호를 통한 프로세스 식별
- 주요 프로토콜:
TCP,UDP - 주요 장비: 로드밸런서, 방화벽
세션 + 표현 + 응용 계층 = 응용 계층
- 주요 기능
- 통신 세션의 설정/유지/종료, 대화 제어, 동기화 지점 관리
- 데이터 형식 변환, 암호화/복호화, 압축/압축 해제
- 사용자 서비스 제공(웹, 이메일, 파일 전송), 애플리케이션 간 통신, 사용자 인터페이스 제공
- 주요 프로토콜:
HTTP,SMTP,FTP,DNS - 주요 장비: 애플리케이션 서버, L7 로드 밸런서, WAF(Web Application Firewall)
마무리
OSI 7계층 모델과 TCP/IP는 각자의 역할과 의미를 가지고 있습니다.
- OSI 7계층 모델은 네트워크 교육과 설계에 중요한 참조 모델
- TCP/IP는 실제 인터넷 통신의 기반으로 사용
OSI 7계층과 TCP/IP 모델은 네트워크의 기본이지만, 단순히 이론만으로는 이해하기 어렵습니다. 앞으로 실습을 통해 각 계층의 주요 프로토콜과 네트워크가 어떻게 동작하는지 좀더 자세히 알아보겠습니다.
감사합니다!😊
