[네트워크] TCP/IP 4계층, OSI 7계층

TCP/IP 4계층이란?

TCP/IP 4계층은 장치들이 인터넷 상에서 데이터를 주고받을 때 쓰는 독립적인 프로토콜의 집합을 의미한다.

TCP : Transmission Control Protocol

IP : Internet Protocol

 

애플리케이션 계층 (Application Layer)

HTTP, SMTP, SSH, FTP가 대표적이며 웹 서비스, 이메일 등 서비스를 실질적으로 사람들에게 제공하는 층

• FTP : 장치와 장치 간의 파일을 전송하는 데 사용되는 표준 통신 프로토콜
• SSH : 보안되지 않은 네트워크에서 네트워크 서비스를 안전하게 운영하기 위한 암호화 네트워크 프로토콜
• HTTP : World Wide Web을 위한 데이터 통신의 기초이자 웹 사이트를 이용하는 데 쓰는 프로토콜
• SMTP : 전자 메일 전송을 위한 인터넷 표준 통신 프로토콜
• DNS : 도메인 이름과 IP 주소를 매핑해주는 서버

전송 계층 (Transport Layer)

TCP, UDP가 대표적이며 애플리케이션에서 받은 메세지를 기반으로 세그먼트 또는 데이터그램으로 데이터를 쪼개고 데이터가 오류없이 순서대로 전달되도록 도움을 주는 층

• TCP : 패킷 사이의 순서를 보장하고 연결지향 프로토콜을 사용해서 연결을 하여 신뢰성을 구축해서 수신 여부를 확인하며 ‘가상회선 패킷 교환 방식’을 사용
• UDP : 순서를 보장하지 않고 수신 여부를 확인하지 않으며 단순히 데이터만 주는 ‘데이터그램 패킷 교환 방식’을 사용

인터넷 계층 (Internet Layer)

IP, ICMP, ARP가 대표적이며 한 노드에서 다른 노드로 전송 계층에서 받은 세그먼트 또는 데이터그램을 패킷화 하여 목적지로 전송하는 역할을 담당

링크 계층 (Network Access Layer)

링크 계층은 전선, 광섬유, 무선 등으로 데이터가 네트워크를 통해 물리적으로 전송되는 방식

 

 

 

OSI 7계층

응용 계층(Application Layer)

• 사용자와 가장 밀접한 계층으로 인터페이스 역할
• 응용 프로세스 간의 정보 교환을 담당
• ex) 전자메일, 인터넷, 동영상 플레이어 등

표현 계층(Presentation Layer)

• 데이터를 어떻게 표현할지 정하는 역할을 하는 계층
• 표현 계층은 세가지의 기능을 갖고 있다.
  1. 송신자에서 온 데이터를 해석하기 위한 응용계층 데이터 부호화, 변화
  2. 수신자에서 데이터의 압축을 풀수 있는 방식으로 된 데이터 압축
  3. 데이터의 암호화와 복호화(MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 표현계층에서 이루어짐. EBCDIC로 인코딩된 파일을 ASCII 로 인코딩된 파일로 바꿔주는 것이 한가지 예임)

세션 계층(Session Layer)

• 통신 장치 간 상호작용 및 동기화를 제공
• 연결 세션에서 데이터 교환과 에러 발생 시의 복구를 관리

전송 계층(Transport Layer)

• 종단 간 신뢰성 있고 정확한 데이터 전송을 담당
• 송신자와 수신자 간의 신뢰성있고 효율적인 데이터를 전송하기 위하여 오류검출 및 복구, 흐름제어와 중복검사 등을 수행
• 데이터 전송을 위해서 Port 번호를 사용함.(대표적인 프로토콜로 TCP와 UDP가 있음)
• 전송 계층에서 데이터 단위는 세그먼트(Segment)

네트워크 계층(Network Layer)

• 중계 노드를 통하여 전송하는 경우 어떻게 중계할 것인가를 규정
• 라우팅 기능을 맡고 있는 계층으로 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 데이터를 보내는 기능을 가지고 있음(최적의 경로를 설정가능)
• 컴퓨터에게 데이터를 전송할지 주소를 갖고 있어서 통신가능(=우리가 자주 듣는 IP 주소가 바로 네트워크 계층 헤더에 속함)
• 네트워크 계층에서 데이터 단위는 패킷(Packet)
• 장비로는 라우터, L3 스위치가 있음

데이터링크 계층(Data-Link Layer)

• 물리적인 연결을 통하여 인접한 두 장치 간의 신뢰성 있는 정보 전송을 담당(Point-To-Point 전송)
• 안전한 정보의 전달이라는 것은 오류나 재전송하는 기능이 존재
• MAC 주소를 통해서 통신
• 데이터 링크 계층에서 데이터 단위는 프레임(Frame)
• 장비로는 브리지, 스위치가 있음

물리계층(Physical Layer)

• 7계층 중 최하위 계층.
• 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해 데이터를 전송.
• 데이터는 0과 1의 비트열, 즉 On, Off의 전기적 신호 상태로 이루어져 해당 계층은 단지 데이터를 전달.
• 단지 데이터 전달의 역할을 할 뿐이라 알고리즘, 오류제어 기능이 없음
• 장비로는 케이블, 리피터, 허브가 있음

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캡슐화와 비캡슐화

네트워크에서 캡슐화란 송신자가 수신자에게 데이터를 보낼 때 데이터가 각계층을 지나며 각 계층의 특징들이 담긴 헤더들이 붙여지는 과정을 의미한다.

ex) 전송계층은 TCP 헤더, 네트워크 계층은 IP헤더를 추가하는 것

 

PDU(Protocol data unit)

PDU란 TCP/IP 4계층을 기반으로 각 계층의 데이터 단위를 의미한다.

• 애플리케이션 : 메세지
• 전송 : 세그먼트(TCP), 데이터그램(UDP)
• 인터넷 : 패킷
• 링크 : 프레임(데이터 링크 계층), 비트(믈리 계층)

세그먼트 : 적절한 크기로 쪼갠 조각 (세그먼트 === 데이터그램)

패킷 : 세그먼트에 SP와 DP가 포함된 IP 헤더가 붙은 형태의 조각

• SP : 송신자의 32비트 IP주소(IPv4)
• DP : 수신자의 32비트 IP주소(IPv4)

프레임 : MAC주소 헤더와 CRC/체크섬 트레일러가 붙은 조각

• CRC/체크섬 트레일러 : 데이터의 오류감지를 위한 수학적 함수가 적용된 값 링크의 오류(과도한 트래픽 등)로 인해 데이터 손상을 감지하는 역할

Reference

• https://velog.io/@cgotjh/네트워크-OSI-7-계층-OSI-7-LAYER-기본-개념-각-계층-설명
• 면접을 위한 cs 전공지식노트 책