Overview
네트워크 통신은 단순히 데이터가 오가는 것처럼 보이지만, 실제로는 여러 계층에서 역할을 나눠 수행하는 복잡한 구조 위에서 작동한다. 이를 이해하기 위해 사용되는 대표적인 모델이 바로 OSI 7계층과 TCP/IP 4계층이다.
- OSI 7계층(Open Systems Interconnection) 모델은 국제표준화기구(ISO)에서 정의한 네트워크 통신의 표준 참조 모델로, 계층별 역할과 프로토콜이 명확하게 분리되어 있다.
- TCP/IP 4계층은 실제 인터넷에서 가장 널리 사용되는 프로토콜 스택으로, 실용성을 기준으로 설계되어 OSI보다 더 간단하고 효율적으로 동작한다.
두 모델은 구조와 분류 기준에 차이가 있지만, 네트워크 통신의 원리를 이해하고 설계/디버깅/보안 대응 등을 하기 위한 필수 지식으로 자리 잡고 있다.
이 글에서는 각 계층의 역할과 대표 프로토콜을 정리하고, 두 모델 간의 차이점도 함께 비교해본다.
📅 관련 글
2023.01.13 - [CS 지식] - [CS 지식1.] 웹 브라우저의 동작원리
2023.02.23 - [CS 지식] - [CS 지식2.] DNS의 동작원리(Domain Name System)
2023.03.06 - [CS 지식] - [CS 지식3.] HTTP / HTTPS 란?
2023.03.07 - [CS 지식] - [CS 지식4.] OSI 7계층 & TCP/IP 4계층이란?
2023.03.17 - [CS 지식] - [CS 지식5.] 가상화란?
2023.05.24 - [CS 지식] - [CS 지식6.] HTTP 메서드(Method)란? / HTTP Status Code
2023.12.05 - [CS 지식] - [CS 지식7.] Kubernetes 구성요소와 Pod 생성 방식이란?
2023.12.19 - [CS 지식] - [CS 지식8.] 프로세스(Process)와 스레드(Thread)란?
2023.12.30 - [CS 지식] - [CS 지식9.] 클라우드 컴퓨팅이란?(Public & Private Cloud / IaaS SaaS PaaS / Multitenancy)
2024.01.05 - [CS 지식] - [CS 지식10.] 웹1.0(Web1.0) vs 웹2.0(Web2.0) vs 웹3.0(Web3.0)
2024.02.02 - [CS 지식] - [CS 지식11.] NAT(Network Address Translation)란?
2024.05.22 - [CS 지식] - [CS 지식13.] 동기 및 비동기 처리란?
2024.05.23 - [CS 지식] - [CS 지식14.] 3tier 아키텍처란?
2024.08.28 - [CS 지식] - [CS 지식15.] SSR vs CSR vs ISR vs SSG
2024.11.09 - [CS 지식] - [CS 지식16.] stdin(표준입력) vs stdout(표준출력) vs stderr(표준에러)
2024.11.11 - [CS 지식] - [CS 지식17.] IPsec vs SSL/TLS
2024.11.22 - [CS 지식] - [CS 지식18.] Quantum Computing(양자 컴퓨팅)
OSI7계층이란?
OSI 7계층은 Open Systems Interconnection 모델을 의미한다. 이 모델은 국제 표준화 기구(ISO)에서 개발한 네트워크 프로토콜 스택의 참조 모델이다. 7계층은 다음과 같이 구성된다.
- 물리 계층 (Physical Layer): 전기적, 물리적 신호를 전송하는 계층이다.
- 프로토콜 : Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, USB
- 데이터 링크 계층 (Data Link Layer): 네트워크에서의 신뢰성 있는 데이터 전송을 담당한다.
- 프로토콜 : Ethernet, Token Ring, FDDI, HDLC, PPP, SLIP
- 네트워크 계층 (Network Layer): 데이터를 목적지로 전달하는 경로를 선택하고, 패킷의 전송을 관리한다.
- 프로토콜 : IP, ICMP, ARP, RARP, OSPF, BGP, IS-IS
- 전송 계층 (Transport Layer): 데이터의 전송을 보장하고, 오류 검출과 복구를 담당한다.
- 프로토콜 : TCP, UDP, SCTP
- 세션 계층 (Session Layer): 양 끝단의 사용자 간의 연결을 관리하고, 통신 방식을 제어한다.
- 프로토콜 : NetBIOS, RPC, SQL
- 표현 계층 (Presentation Layer): 데이터의 형식을 변환하거나, 암호화, 복호화 등의 처리를 수행한다.
- 프로토콜 : JPEG, MPEG, SMB
- 응용 계층 (Application Layer): 응용 프로그램에게 서비스를 제공하는 계층이다.
- 프로토콜 : HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP, Telnet, SSH
TCP/IP 4계층이란?
TCP/IP 4계층은 Transmission Control Protocol/Internet Protocol 모델을 의미한다. 이 모델은 인터넷 프로토콜 스택의 참조 모델이다. 4계층은 다음과 같이 구성된다.
- 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer): 물리적인 네트워크를 관리한다. 물리 계층과 데이터 링크 계층의 역할을 수행한다. 이 계층에서는 네트워크 인터페이스, 랜 카드 등의 장비가 사용된다.
- 인터넷 계층 (Internet Layer): IP 주소를 사용하여 데이터를 전송한다. 네트워크 계층의 역할을 수행한다. 이 계층에서는 IP 프로토콜이 사용된다.
- 전송 계층 (Transport Layer): TCP나 UDP 프로토콜을 사용하여 데이터의 전송을 보장하고, 오류 검출과 복구를 담당한다. OSI 모델의 전송 계층에 해당하는 역할을 수행한다.
- 응용 계층 (Application Layer): 응용 프로그램에게 서비스를 제공하는 계층이다. OSI 모델의 응용 계층, 표현 계층, 세션 계층의 역할을 수행한다. 이 계층에서는 HTTP, FTP, SMTP 등의 프로토콜이 사용된다.
OSI7계층과 TCP/IP 4계층 비교
OSI 7계층과 TCP/IP 4계층은 둘 다 네트워크 프로토콜 스택의 구성 요소이다.
하지만 각각은 서로 다른 방식으로 계층을 구성하고 있다.
OSI 7계층과 TCP/IP 4계층을 비교해보면,
OSI 모델의 상위 3개 계층인 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층은 응용 프로그램에 관련된 기능을 담당하고,
이에 대한 표준 프로토콜들이 정의되어 있다.
반면에 TCP/IP 모델은 응용 프로그램 계층이 TCP와 UDP 프로토콜을 포함하고 있어서,
응용 프로그램 계층과 트랜스포트 계층을 연결해주는 역할을 한다.
세션 계층과 표현 계층은 데이터의 형식 변환, 데이터의 구조화, 압축 및 암호화와 같은 기능을 담당하는 반면, TCP/IP 모델은 이러한 기능을 담당하는 계층이 없다. 이러한 기능들은 응용 계층에서 직접 처리될 수 있다.
마지막으로, OSI 모델에서는 각 계층이 상위 계층에서 필요한 데이터를 요청하고, 하위 계층에서 전달받은 데이터를 가공하여 상위 계층에 전달한다. 하지만 TCP/IP 모델에서는 각 계층이 다음 계층으로 데이터를 전달하고, 다음 계층에서 필요한 데이터를 전달받아 처리한다.
| OSI 계층 | TCP/IP 계층 매핑 | 주요 역할 | 대표 프로토콜 / 사례 |
| 7. 응용 계층 | 응용 계층 | 사용자와 직접 상호작용, 애플리케이션 서비스 | HTTP, FTP, SMTP, DNS, Telnet, SSH |
| 6. 표현 계층 | 응용 계층에 포함 | 데이터 형식 변환, 인코딩/디코딩, 암호화 | JPEG, MPEG, TLS, SSL |
| 5. 세션 계층 | 응용 계층에 포함 | 세션 연결, 유지, 종료, 동기화 관리 | NetBIOS, RPC, SQL |
| 4. 전송 계층 | 전송 계층 | 데이터의 신뢰성 보장, 오류 제어, 흐름 제어 | TCP, UDP, SCTP |
| 3. 네트워크 계층 | 인터넷 계층 | 주소 지정(IP), 경로 선택, 패킷 전달 | IP, ICMP, ARP, BGP, OSPF |
| 2. 데이터 링크 계층 | 네트워크 인터페이스 계층 | 물리적 주소(MAC), 프레임 전송, 오류 감지 | Ethernet, PPP, HDLC |
| 1. 물리 계층 | 네트워크 인터페이스 계층 | 전기/광 신호로 비트 전송 | UTP, 광케이블, 전파(Wi-Fi, Bluetooth), 허브 등 |
예시 시나리오로 이해하기
사용자가 https://www.example.com에 접속할 때 각 계층은 어떻게 동작할까?
| 계층 | 역할 예시 |
| 응용 계층 | 브라우저에서 HTTPS 요청 전송 |
| 표현 계층 | SSL/TLS로 데이터 암호화 |
| 세션 계층 | HTTPS 연결 세션 설정 |
| 전송 계층 | TCP 연결 수립 (3-way handshake) |
| 네트워크 계층 | IP 주소 기반 패킷 라우팅 |
| 데이터 링크 계층 | MAC 주소 기반 이더넷 프레임 전송 |
| 물리 계층 | 전기 신호/전파로 데이터 전송 |
마무리
OSI 7계층과 TCP/IP 4계층은 네트워크 시스템의 복잡한 통신 과정을 논리적으로 구분하고 이해할 수 있도록 도와주는 추상화 모델이다.
각 계층은 데이터가 전송되는 과정에서 맡은 역할이 있으며, 이를 통해 우리는 문제 발생 시 어느 단계에서 오류가 생겼는지를 파악하고, 보다 명확한 설계 및 분석을 할 수 있다.
실제로 인터넷에서는 TCP/IP 4계층 모델이 주로 사용되지만, OSI 7계층은 학습과 개념 정립, 표준화된 설명에 매우 유용하다. 두 모델을 함께 학습하면 이론과 실무를 균형 있게 이해할 수 있다.
프론트엔드 개발자든, 백엔드 개발자든, 시스템 엔지니어든, 네트워크 기초를 탄탄히 다져두는 것은 더 넓은 시야로 문제를 이해하고 해결하는 데 큰 자산이 된다.
💡 네트워크 통신은 보이지 않지만, 언제나 우리의 서비스 뒤에서 정교하게 작동하고 있다. 이 구조를 이해하는 것은 개발자로서 한 단계 더 성장하는 길이다.
Reference
https://raonctf.com/essential/study/web/layer
'CS 지식' 카테고리의 다른 글
| [CS 지식6.] HTTP 메서드(Method)란? / HTTP Status Code (0) | 2023.05.25 |
|---|---|
| [CS 지식5.] 가상화란? (2) | 2023.03.17 |
| [CS 지식3.] HTTP / HTTPS 란? (0) | 2023.03.07 |
| [CS 지식2.] DNS의 동작원리(Domain Name System) (0) | 2023.03.01 |
| [CS 지식1.] 웹 브라우저의 동작원리 (0) | 2023.01.13 |