OSI 7계층의 기능에 대해 설명

이더넷 통신으로 인터넷을 사용할 때 1계층부터 7계층까지 패킷들이 다 거치면서 이동하나요?

 

네, 이더넷 통신으로 인터넷을 사용할 때 패킷(데이터)은 송신 측에서 7계층부터 1계층까지 순차적으로 거치며 정보를 추가(캡슐화)하고, 수신 측에서는 1계층부터 7계층까지 역순으로 거치며 정보를 제거(역캡슐화)하면서 이동합니다.

OSI 7계층 모델은 이론적인 참조 모델이지만, 실제로 인터넷에서 사용되는 TCP/IP 모델은 OSI 7계층의 기능을 통합하여 4개 또는 5개의 계층으로 단순화한 형태입니다. 그러나 기본 원리는 동일합니다.

데이터가 1계층부터 7계층까지 이동하는 과정 (송신 시)

예를 들어, 웹 브라우저(응용 프로그램)에서 웹사이트에 접속하는 과정을 생각해봅시다.

1. 7. 응용 계층 (Application Layer):
   • 사용자가 웹 브라우저에서 www.example.com을 입력하고 엔터를 누르면, 웹 브라우저(응용 프로그램)는 이 요청을 처리합니다.
   • HTTP(Hypertext Transfer Protocol)와 같은 응용 계층 프로토콜이 작동하여 "이 웹페이지를 주세요"라는 요청 메시지를 생성합니다.
2. 6. 표현 계층 (Presentation Layer):
   • 응용 계층에서 생성된 데이터가 웹페이지 내용을 나타내는 문자열이라고 가정하면, 이 계층에서는 데이터를 인코딩하거나 압축하는 등의 작업을 수행합니다. 예를 들어, 웹페이지의 텍스트가 UTF-8로 인코딩되는 과정입니다. (일반적으로 이 계층의 기능은 7계층에 통합되어 구현되는 경우가 많습니다.)
3. 5. 세션 계층 (Session Layer):
   • 웹 서버와의 통신 세션이 설정됩니다. 예를 들어, 사용자와 서버 간의 연결을 유지하거나 끊는 역할을 수행합니다. (이 계층의 기능도 7계층이나 4계층에 통합되는 경우가 많습니다.)
4. 4. 전송 계층 (Transport Layer):
   • 응용 계층의 데이터(HTTP 요청)를 받아서 **세그먼트(Segment)**라는 단위로 나눕니다.
   • TCP(Transmission Control Protocol) 또는 UDP(User Datagram Protocol) 헤더를 이 세그먼트에 추가합니다. HTTP는 신뢰성 있는 전송이 필요하므로 주로 TCP를 사용합니다. TCP 헤더에는 출발지 및 목적지 포트 번호, 순서 번호, 확인 응답 번호 등이 포함됩니다.
   • 이 계층에서 데이터의 신뢰성(재전송, 순서 보장 등)과 흐름 제어가 이루어집니다.
5. 3. 네트워크 계층 (Network Layer):
   • 전송 계층에서 받은 세그먼트에 IP(Internet Protocol) 헤더를 추가하여 **패킷(Packet)**을 만듭니다.
   • IP 헤더에는 출발지 IP 주소와 목적지 IP 주소(웹 서버의 IP 주소)가 포함됩니다.
   • 이 계층은 패킷이 여러 네트워크를 거쳐 목적지까지 가는 **경로(라우팅)**를 결정합니다. 라우터는 이 계층에서 작동하는 장비입니다.
6. 2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer):
   • 네트워크 계층에서 받은 패킷에 이더넷 헤더와 트레일러를 추가하여 **프레임(Frame)**을 만듭니다.
   • 이더넷 헤더에는 출발지 및 목적지 MAC(Media Access Control) 주소가 포함됩니다. MAC 주소는 같은 로컬 네트워크 내에서 장치를 식별하는 물리적 주소입니다.
   • 트레일러에는 FCS(Frame Check Sequence)와 같은 오류 검출 정보가 포함되어 데이터 무결성을 확인합니다.
   • 이 계층은 물리 계층의 오류를 제어하고, 동일 네트워크 내에서 데이터가 안정적으로 전달되도록 합니다. 스위치(Switch)는 이 계층에서 작동하는 대표적인 장비입니다.
7. 1. 물리 계층 (Physical Layer):
   • 데이터 링크 계층에서 만든 프레임을 전기적 신호(이더넷 케이블), 광 신호(광섬유), 또는 무선 신호(Wi-Fi)로 변환합니다.
   • 이 신호들이 실제 물리적인 매체를 통해 네트워크를 거쳐 목적지(웹 서버)로 전송됩니다.
   • 데이터의 최소 단위인 비트(0과 1)가 이 계층에서 송수신됩니다.

수신 시 (역캡슐화)

목적지(웹 서버)에 도착한 패킷은 위의 과정과 정반대로, 1계층부터 7계층까지 거꾸로 올라가면서 각 계층의 헤더와 트레일러가 제거되고 원래 데이터가 복구됩니다.

1. 1. 물리 계층: 전기/광/무선 신호를 비트(0과 1)로 변환하여 수신합니다.
2. 2. 데이터 링크 계층: 비트들을 모아 프레임으로 재조립하고, 이더넷 헤더와 트레일러를 제거하여 패킷을 추출합니다. (MAC 주소가 자신과 일치하는지 확인, 오류 검사)
3. 3. 네트워크 계층: 패킷에서 IP 헤더를 제거하고 세그먼트를 추출합니다. (IP 주소가 자신과 일치하는지 확인)
4. 4. 전송 계층: 세그먼트에서 TCP/UDP 헤더를 제거하고, 응용 프로그램 데이터(HTTP 요청)를 복원합니다. (포트 번호를 확인하여 어떤 응용 프로그램으로 보낼지 결정)
5. 5, 6, 7. 세션, 표현, 응용 계층: 복원된 데이터를 해당 응용 프로그램(웹 서버 소프트웨어)으로 전달하여 요청을 처리하고, 다시 응답을 사용자에게 보낼 때는 이 과정을 역순으로 반복합니다.

결론적으로, 이더넷 통신으로 인터넷을 사용할 때 데이터는 송신 측에서 7계층부터 1계층까지 캡슐화 과정을 거치고, 수신 측에서 1계층부터 7계층까지 역캡슐화 과정을 거치면서 이동합니다. 이것이 네트워크 통신의 기본적인 원리입니다.