8. 인터넷 통신 - 통신계층 구조와 기능(OSI 7 Layer 및 TCP/IP)

[그륵]

OSI 7계층과 TCP/IP 4계층은 전세계 컴퓨터들이 인터넷으로 서로 데이터를 주고 받을 수 있도록 만든 국제통신표준 규격(프로토콜 계층 구조)

복잡한 인터넷 통신과정을 역할에 따라 단계별 (레이어)로 나누어 놓은 일종의 "데이터 배송 시스템"으로 이해. 각 계층은 하위 계층의 도움을 받아 임무를 수행하고, 그 결과는 상위계층으로 전달.

1. 왜 계층을 나눌까 (계층화의 목적)

• 독립성 : 한 계층의 기술이 바뀌어도 다른 계층에 영향을 주지 않음 (예 : 랜선을 쓰다가 WIFI로 바뀌어도 카카오톡은 그대로 작동)
• 트러블슈팅 편리 : 통신에 문제가 생겼을 때, 어느 단계에서 에러가 났는지 찾기 쉬움 (예: 랜선을 꽂혀 있나? -> 1계층 정상, 카카오톡 서버 로그인이 안되나 -> 상위계층 문제.

2. OSI7계층 vs TCP/IP 4계층 구조 비교

학술적으로 완벽하게 분류한 것이 OSI 7계층이라면, 이를 실제 인터넷 환경에 맞춰 실용적으로 단순화하여 대세가 된것이 TCP/IP 4계층

OSI7계층 (학술적 표준)	TCP/IP계층 (실제 인터넷 표준)	주요데이터 단위(PDU)	관련 장비 및 프로토콜
7. 응용 (Application)	4 응용계층 (application)	data /  message	HTTP, FTP, SMTP, DNS
6. 표현 (Presentation)		data	암호화(ssl/tls),압축,jpeg
5. 세션 (session)		data	통신연결확립 및 유지 (API)
4. 전송(Transport)	3. 전송계층(transport)	segment(TCP) / Datagram(UDP)	TCP, UDP
3. 네트워크	2. 인터넷 계층 (internet)	packet	IP, 라우터
2. 데이터링크 (data link)	1. 네트워크 엑세스 계층 (Network access)	frame	이더넷, wifi, 스위치
1. 물리 (physical)		bit (0과 1)	랜선(UTP), 광케이블, 허브

3. 각 계층별 핵심기능과 역할 (하위 -> 상위 순)

1단계 : 물리 및 데이터링크 계층 (TCP/IP : 네크워크 엑세스계층)

• 물리계층 (1층) : 0과 1로 된 디지털 데이터를 전기신호나 광신호로 바꾸어 케이블 선으로직접 전송
• 데이터링크 계층 (2층) : 같은 네트워크(방 안)에 있는 장비끼리 에러 없이 안전하게 데이터를 전달합니다. 장비고유의 주민번호인 MAC주소를 사용하며, 프레임단위로 소통

2단계 : 네트워크 계층 (TCP/IP :인터넷 계층)

• 역할 : 전 세계 수많은 네트워크 중 목적지까지 가는 가장 빠르고 안전한 길(라우팅)을 찾아줍니다
• 핵심 : 전 세계 가상 주소인 IP주소를 사용하며, 데이터를 패킷단위로 쪼개서 송신. 내비게이션이(라우터)가 길을 찾는 단계

3단계 : 전송 계층 (TCP/IP : 전송 계층)

• 역할 : 양 끝단의 사용자(프로그램)사이에 신뢰성 있고 정확한 데이터 전송을 보장
• 핵심 : 데이터가 중간에 유실되면 다시 보내달라고 요청하는 TCP방식과 확인 없이 빠르게 보내는 UDP방식이 있음. 데이터가 컴퓨터 안에서 어떤 프로그램(카카오톡인지, 크롬 브라우저인지)으로 가야하는지 구별하는 포트번호를 사용

4단계 : 세션, 표현, 응용계층 (TCP/IP : 응용 계층)

• 세션계층 (5층) : 컴퓨터간의 연결 세션을 만들고 유지하고 끊는 논리적 통로를 관리
• 표현계층 (6층) : 서로 다른 컴퓨터가 데이터를 이해할 수있게 변환(확장자 변환), 압축하거나 보안을 위해 암호화 (HTTPS의 SSL/TLS)을 수행
• 응용계층 (7층) : 사용자가 직접 맞닥뜨리는 프로그램 영역. 웹 브라우저(HTTP), 파일 전송(FTP),이메일 (SMTP)등 서비스별 프로토콜이 작동

인터넷 데이터 전송비유 (택배 시스템)

인터넷으로 네이버 웹페이지를 요청하는 과정을 택배를 보는 것과 똑같음

1. 응용계층 : 편지지에 내용를 씀 (네이버 메인 페이지 보여줘)

2. 전송계층 : 편지를 봉투에 넣고 받는 사람의 방번호 (포트번호 : 웹은 보통 80번)를 적음

3. 네트워크 계층 : 편지봉투 겉면에 받는 사람 주소(IP주소)를 적음 (패킷 완성)

4. 데이터 링크계층 : 택배상자에 담도 우리 동네 상차 트럭번호 (MAC주소)를붙임 (프레임 완성)

5. 물리 계층 : 트럭이 고속도로 (랜선)를 타고 전기 신호로 열심히 달림