OSI 7계층 모델

ISO(국제표준화기구)가 1977년에 발표한 표준 모델로, 통신 과정을 7단계로 분리해 장애 원인 파악과 유지보수를 쉽게 합니다.

TCP/IP 4계층 모델

실제 인터넷에서 사용되는 실용적인 모델로, OSI 7계층을 4단계로 단순화합니다.

데이터 전송 흐름

데이터는 송신 측에서 7계층 → 1계층 방향으로 내려가며 각 계층에서 헤더가 추가(캡슐화)되고, 수신 측에서는 1계층 → 7계층 방향으로 올라가며 헤더를 제거(역캡슐화)합니다.

[송신]                        [수신]
응용 계층   →  Data          응용 계층
전송 계층   →  Segment       전송 계층
네트워크    →  Packet        네트워크
데이터링크  →  Frame         데이터링크
물리 계층   →  Bit (신호)    물리 계층

OSI 7계층 상세

1계층 — 물리 계층 (Physical Layer)

전기 신호, 광신호, 무선 신호 등 실제 물리적 매체로 비트(0/1)를 전송합니다. 오류 감지나 알고리즘 처리 없이 오직 전송 역할만 수행합니다.

• PDU: Bit
• 장비: 케이블, 허브, 리피터
• 예시: LAN 케이블, 광섬유, 와이파이 전파

2계층 — 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

같은 네트워크(LAN) 내 인접한 두 노드 간 신뢰성 있는 데이터 전송을 담당하고, MAC 주소로 장치를 식별합니다. 오류 감지(CRC), 흐름 제어, 충돌 방지(CSMA/CD) 기능을 수행합니다.

• PDU: Frame (헤더 + 데이터 + 트레일러)
• 장비: 스위치, 브리지
• 프로토콜: Ethernet, MAC, PPP, Wi-Fi(802.11)

3계층 — 네트워크 계층 (Network Layer)

서로 다른 네트워크 간 데이터 전송 경로를 결정하는 라우팅을 담당합니다. IP 헤더에 출발지/목적지 IP 주소를 붙여 패킷을 최적 경로로 전달합니다.

• PDU: Packet
• 장비: 라우터
• 프로토콜: IP(IPv4/IPv6), ICMP, ARP, OSPF, BGP

ARP vs RARP 비교

RARP가 사라진 이유

RARP는 IP 주소만 제공할 수 있고, 서브넷 마스크·게이트웨이·DNS 서버 등 추가 네트워크 정보를 줄 수 없었습니다. 반면 DHCP는 IP 주소뿐 아니라 네트워크 설정에 필요한 모든 정보를 자동으로 제공하므로, 현재는 RARP 대신 DHCP가 표준으로 사용됩니다.

RARP  →  IP 주소만 제공
BOOTP →  IP + 일부 네트워크 정보 (고정 IP 한계)
DHCP  →  IP + 서브넷마스크 + 게이트웨이 + DNS + 임대 시간 등 전부 제공 ✅

4계층 — 전송 계층 (Transport Layer)

종단 간(End-to-End) 신뢰성 있는 데이터 전달을 보장하며, 포트 번호로 프로세스를 식별합니다. 데이터를 세그먼트로 분할하고 수신 측에서 재조립합니다.

• PDU: Segment
• 프로토콜: TCP, UDP

5계층 — 세션 계층 (Session Layer)

두 응용 프로그램 간 연결 세션을 수립, 유지, 종료하는 역할을 합니다. 데이터 교환 중 오류 발생 시 복구 지점(동기화 포인트)도 관리합니다.

• PDU: Data
• 프로토콜: SSH, TLS, NetBIOS
• 예시: 로그인 세션 유지, 화상통화 연결 관리

6계층 — 표현 계층 (Presentation Layer)

데이터의 형식 변환, 암호화/복호화, 압축을 담당합니다. 서로 다른 시스템이 동일한 데이터 형식으로 통신할 수 있도록 번역기 역할을 합니다.

• 포맷: JPEG, PNG, MP3, GIF
• 암호화: SSL/TLS
• 인코딩: ASCII, UTF-8

7계층 — 응용 계층 (Application Layer)

사용자가 직접 사용하는 애플리케이션과 네트워크 서비스 간 인터페이스를 제공합니다.

• 프로토콜: HTTP/HTTPS(웹), FTP(파일), SMTP/IMAP(이메일), DNS(도메인), DHCP(IP 자동 할당)

TCP/IP 4계층 상세

실제 인터넷 통신에 사용되는 모델로, OSI 7계층을 실용적으로 단순화했습니다.

캡슐화 (Encapsulation)

데이터가 송신될 때 각 계층을 내려가며 헤더(Header)가 추가되고, 수신 측에서 올라가며 제거됩니다.

[HTTP 요청 예시 - 웹 브라우저 → 서버]

7계층: [HTTP 헤더 | DATA]           ← HTTP 메시지 생성
4계층: [TCP 헤더 | HTTP 헤더 | DATA] ← 포트 번호 추가 (세그먼트)
3계층: [IP 헤더 | TCP | HTTP | DATA] ← IP 주소 추가 (패킷)
2계층: [이더넷 헤더 | IP | TCP | HTTP | DATA | FCS] ← MAC 주소 추가 (프레임)
1계층:  0101010101...                ← 전기 신호(비트)로 전송

주요 프로토콜 총정리

TCP 3-way Handshake

TCP 연결 수립 시 3단계 과정을 거칩니다.

클라이언트           서버
    |                 |
    |--- SYN -------->|   ① 연결 요청
    |<-- SYN + ACK ---|   ② 요청 수락
    |--- ACK -------->|   ③ 확인 응답
    |                 |
    [연결 수립 완료 → 데이터 전송 시작]

계층별 장비 정리