네트워크 데이터 송수신 과정

네트워크 데이터 송수신 과정 궁금하시죠? 우리가 편하게 앉아서 인터넷을 할 수 있는 것은 네트워크를 통해 데이터는 보내고 받을 수 있는 기술이 발달했기 때문입니다. 이번 글에서는 이 과정에 대해 자세히 설명해드리겠습니다.

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네트워크 데이터 송수신 과정

네트워크를 통해 데이터를 전송은 일반적으로 ‘프로토콜의 OSI 7계층(응용 계층, 표현 계층, 세션 계층, 전송 계층, 네트워크 계층, 데이터링크 계층, 물리 계층) 상단에서 하단으로 이동하면서 송신하고, OSI 7계층 하단에서 상단으로 이동하면서 수신합니다.’

이 계층을 이동하면서 하는 작업들을 간단하게 요약하면 아래와 같죠.

송신 과정
- 애플리케이션에서 데이터 생성 → 포트 및 프로토콜 설정 → IP 주소 부여 → MAC 주소 설정 → 물리 신호로 변환 → 네트워크 전송
수신 과정
- 물리 신호를 비트로 변환 → MAC 주소 확인 → IP 주소 확인 → 포트 확인 → 원본 데이터 복원 → 애플리케이션에서 실행

용어 정리

프로토콜, OSI 계층 등 모르는 내용들이 나와서 이해하기 힘드시죠? 해당 내용 용어 정리를 쉽게 설명해드리고 넘어갈게요.

프로토콜

프로토콜(Protocol)은 통신을 위한 규칙과 절차를 의미합니다. 두 개 이상의 시스템(컴퓨터, 네트워크 장비 등)이 데이터를 주고받을 때 어떤 형식으로, 어떤 순서로, 어떤 방법으로 통신할 것인지를 정하는 약속인 것이죠. 이런 약속 기준에 따라 프로토콜의 종류가 정해집니다.

네트워크 통신 프로토콜
- TCP/IP: 인터넷에서 사용되는 기본 프로토콜(데이터 송수신, 패킷 분할)
- HTTP/HTTPS: 웹에서 데이터 전송(웹사이트 로딩)
- FTP: 파일 전송(서버 ↔ 클라이언트)
- DNS: 도메인 이름을 IP 주소로 변환
무선 및 보안 프로토콜
- Wi-Fi(802.11): 무선 인터넷 통신
- Bluetooth: 근거리 무선 데이터 전송
- SSL/TLS: 인터넷 보안 및 암호화
응용 계층 프로토콜
- SMTP/POP3/IMAP: 이메일 전송 및 수신
- MQTT: IoT 장치 간 통신

OSI 7계층

계층	이름	주요 기능	예시
7	응용(Application)	사용자와 직접 연결되는 서비스 제공	웹브라우저(HTTP), 이메일(SMTP)
6	표현(Presentation)	데이터 형식 변환, 암호화/복호화	JPEG, MP3, SSL/TLS
5	세션(Session)	연결 설정, 유지, 종료	로그인 관리, API 통신
4	전송(Transport)	데이터 전송 제어, 오류 검출 및 복구	TCP, UDP
3	네트워크(Network)	IP 주소 기반 데이터 전송, 라우팅	IP, ICMP, 라우터
2	데이터링크(Data Link)	MAC 주소 기반 통신, 오류 검출/수정	이더넷, 스위치, Wi-Fi(802.11)
1	물리(Physical)	실제 신호 전송(전기, 빛, 무선)	랜선, 광케이블, 라디오 주파수

웹사이트 접속 과정 예시(사용자 → 서버)
- 사용자가 웹사이트(URL)를 입력 (7계층 – HTTP 요청)
- 데이터가 암호화됨 (6계층 – SSL/TLS)
- 세션이 유지됨 (5계층 – 로그인 세션)
- 데이터를 패킷으로 나눔 (4계층 – TCP/UDP)
- 목적지 IP 주소를 설정 (3계층 – IP)
- MAC 주소로 장치 간 이동 (2계층 – 이더넷)
- 전기 신호로 변환하여 전송 (1계층 – 물리적인 전송)
일상적인 예시(소포 배달에 비유)
- 응용 계층: 소포를 보내려는 사람
- 표현 계층: 소포 안의 내용물 포장
- 세션 계층: 소포를 보낼 주소 정리
- 전송 계층: 소포를 적절한 크기로 나눔
- 네트워크 계층: 주소를 기반으로 목적지까지 이동
- 데이터링크 계층: 특정 배송 수단(택배사) 결정
- 물리 계층: 트럭, 비행기, 배 등의 실제 이동 수단

프로토콜과 OSI 계층

OSI 계층은 이론적으로 7계층으로 나누지만, 우리가 흔히 쓰는 인터넷의 경우 4계층으로 나눠서 간단하게 표현합니다. 표현계층과 세션계층은 응용계층에 포함된다고 보고, 데이터 링크 계층과 물리 계층을 네트워크 인터페이스 계층으로 합쳐서 보기 때문입니다.

OSI 7계층	TCP/IP 4계층	역할
7. 응용 계층 (Application)	4. 응용 계층 (Application)	사용자와 직접 연결되는 부분 (HTTP, FTP, SMTP 등)
6. 표현 계층 (Presentation)	응용 계층에 포함됨	데이터 형식 변환 (인코딩, 암호화 등)
5. 세션 계층 (Session)	응용 계층에 포함됨	연결 설정, 유지, 종료
4. 전송 계층 (Transport)	3. 전송 계층 (Transport)	신뢰성 있는 데이터 전송 (TCP, UDP)
3. 네트워크 계층 (Network)	2. 인터넷 계층 (Internet)	IP 주소를 통한 라우팅 (IP, ICMP)
2. 데이터 링크 계층 (Data Link)	1. 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface)	물리적 주소(MAC) 기반 데이터 전송
1. 물리 계층 (Physical)	네트워크 인터페이스 계층에 포함됨	케이블, 신호, 전압