[Network] OSI 7 Layer & TCP/IP 5 Layer

네트워크 통신에 사용되는 계층화 모델 2가지에 대한 개념을 정리한다.

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Network Protocol

네트워크를 통해 서로 성공적으로 통신하기 위해서는 다음 세 가지가 상호 협의되어 있어야 한다.

• 무엇(주제)을 통신할 것인지 상호 협약이 되어 있어야 한다.
• 어떻게(수단) 통신할 것인지 상호 협약이 되어 있어야 한다.
• 언제(시간) 통신할 것인지 상호 협약이 되어 있어야 한다.

Protocol 이란 무엇을(데이터 형식), 어떻게(전송 방식), 언제(타이밍, 순서) 통신할 것인지 정의한 규칙과 절차의 집합이다.

 

Network Layering

통신에 사용되는 Protocol의 복잡함을 해소하기 위해 네트워크를 계층화 한 다음 계층 별로 Protocol을 정의하게 되었다. 이 때 각 계층은 서로 독립적으로 동작하기 때문에 특정 계층의 변화가 다른 계층에 영향을 끼치지 않는다. 

1. Network Layering을 통한 장점
   • 복잡한 네트워크 통신 과정이 계층화 되면서 복잡도가 낮아지고 프로토콜 개발, 운영 편의성을 높인다.
   • 계층별 표준 프로토콜을 정의할 수 있게 되면서 다양한 장비간의 호환이 용이해지고, 인터넷을 발전시켰다.
   • 통신을 위한 개발 복잡도가 낮아지면서 개발자들이 서비스, 제품 개발에 집중하며 기술 발전이 용이해졌다.
2. Network Layering을 위한 필수 조건
   • 통신 장비간에 같은 계층의 개수를 가지고 있어야 한다.
   • 동일 계층이 서로 같은 기능을 가지고 동작해야 한다.
   • 각 계층을 이어주는 인터페이스가 동일한 기능으로 동작해야 한다.

Network Layering의 장점을 활용하고자 표준 프로토콜로 정의된 대표적인 모델이 OSI 7 계층과 TCP/IP 5계층이다.

 

OSI 7 Layer

ISO 국제 표준화기구에서 각 국의 대표들이 모여 국제 표준 프로토콜를 제작했고 이를 OSI 7 Layer 라고 한다. 표준으로 지정된 프로토콜이 없던 시기에는 제품을 만드는 회사별로 사용하는 프로토콜이 달라 통신이 안되는 문제가 있었고, 이를 해결하기 위한 목적으로 만들어진 계층화 모델이다.

계층		규칙	프로토콜
7 계층	응용 (Application)	Application 서비스를 제공	HTTP, FTP, SMTP, SSH
6 계층	표현 (Presentation)	데이터의 형식을 결정하거나 압축, 암호화 담당	SSL/TLS, JPEG, MPEG
5 계층	세션 (Session)	데이터 송·수신의 순서 관리 및 연결 활성화	NetBIOS, RPC
△ Upper Layer △   |   ▽ Lower Layer ▽
4 계층	전송 (Transportation)	데이터 전송 신뢰성 보장을 위한 기능	TCP, UDP
3 계층	네트워크 (Network)	전송 규칙, 송·수신처 결정	IP, ICMP, IGMP
2 계층	데이터 링크 (DataLink)	인접기기 사이의 데이터 전송 제어	HDLC, PPP
1 계층	물리 (Physical)	전기·기계적인 부분의 전송 담당	Ethernet, USB, Wi-Fi

 

TCP / IP 5 계층

OSI 7계층이 정확하게 묘사하기 위해 복잡하게 세분화되어 있어 효율이 떨어지는 단점을 보완한 모델이다. 복잡한 5~7 계층을1 하나로 통합되거나 3, 4계층이 단순하게 구성되어 있어 상용화되면서 사실상 업계의 표준으로 사용되고 있다.

1. Encapsultation
   • 전송할 데이터에 계층 정보(Header)를 더해 하위 계층으로 데이터를 보내는 과정이다. 
   • 상위 계층에게 받은 데이터를 SDU(Service Data Unit)라고 한다.
   • SDU에 해당 계층 정보가 추가된 것을 PDU(Protocol Data Unit)이라고 한다.
2. Decapsulation
   • 수신한 데이터에서 해당 계층 정보(Header)를 빼고 상위 계층으로 올려 보내는 과정이다.
3. 계층별 PDU 공식 명칭

계층	Application	Transport	Network	DataLink	Physical
구성	Data	Data + Header	Segment + Header	Packet + Header	Frame + Header
명칭	Data	Segment	Packet	Frame	Bits