OSI 계층 7계층? 4계층?

OSI 계층 알고 계신가요? OSI 계층은 이론적으로 7계층으로 나눠지고, 실제로는 4계층으로 표현됩니다. 그렇다면, 굳이 7계층으로 나눈 이유는 무엇일까요? 이번 글에서는 OSI 각 계층의 특징을 살펴보고, 7계층으로 나눈 이유를 설명해드리겠습니다. 

OSI 7계층

OSI (Open Systems Interconnection) 7계층 모델은 네트워크 통신을 단계별로 분류하여 이해하기 쉽게 만든 모델입니다. 각 계층은 특정한 역할을 수행하며, 상위 계층에서 하위 계층으로 또는 그 반대로 데이터를 전달합니다.

OSI 7계층 모델

OSI 7계층을 쉽게 이해하는 비유

1. 물리 계층 → 실제 도로, 트럭, 택배원이 있음.
2. 데이터 링크 계층 → 택배 포장과 송장(MAC 주소) 부착.
3. 네트워크 계층 → 배송 경로 결정(IP 주소 이용).
4. 전송 계층 → 택배가 도착했는지 확인(TCP/UDP).
5. 세션 계층 → 택배사와 고객 간의 배송 요청 및 응답 관리.
6. 표현 계층 → 고객이 이해할 수 있도록 배송 상태 번역.
7. 응용 계층 → 고객이 직접 택배를 주문하는 과정(인터넷 주문).

OSI 7계층의 실제 프로토콜 예시

• 7계층: HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, POP3
• 6계층: SSL/TLS, JPEG, MP3, MPEG
• 5계층: NetBIOS, RPC, PPTP
• 4계층: TCP, UDP
• 3계층: IP, ICMP, ARP, OSPF, RIP
• 2계층: Ethernet, PPP, MAC, VLAN
• 1계층: UTP 케이블, 광섬유, Wi-Fi, Bluetooth

TCP/IP 4계층 

TCP/IP 모델은 OSI 7계층 모델보다 실용적이고 간소화된 네트워크 모델로, 실제 인터넷에서 사용되는 프로토콜을 기반으로 설계되었습니다. OSI 모델과 달리 4개의 계층으로 구성되며, 각 계층은 다양한 네트워크 기능을 담당합니다.

TCP/IP 4계층 구조

응용 계층 (Application Layer)

🔹 역할

• 사용자가 직접 사용하는 애플리케이션과 네트워크 간의 연결을 담당
• OSI 모델의 7, 6, 5계층(응용, 표현, 세션 계층) 기능을 모두 포함
• 웹, 이메일, 파일 전송 등 다양한 서비스 제공

🔹 대표 프로토콜

• HTTP/HTTPS (웹사이트 통신)
• FTP (파일 전송)
• SMTP, POP3, IMAP (이메일 전송 및 수신)
• DNS (도메인 이름 → IP 주소 변환)
• SSH, Telnet (원격 접속)
• DHCP (IP 주소 자동 할당)

전송 계층 (Transport Layer)

🔹 역할

• 데이터 전송의 신뢰성 보장 및 흐름 제어 수행
• 패킷을 세그먼트(Segment)로 나누고 수신 측에서 재조립
• OSI 모델의 4계층(전송 계층)과 동일

🔹 대표 프로토콜

💡 TCP vs UDP 비교

• TCP: 이메일, 웹사이트, 파일 전송 (신뢰성이 중요한 경우)
• UDP: VoIP, 온라인 게임, 스트리밍 (속도가 중요한 경우)

인터넷 계층 (Internet Layer)

🔹 역할

• IP 주소 기반으로 네트워크 경로를 설정(라우팅)하고 패킷을 목적지로 전달
• OSI 모델의 3계층(네트워크 계층)과 동일

🔹 대표 프로토콜

• IP (Internet Protocol) → 패킷 전달 및 주소 지정 (IPv4, IPv6)
• ICMP (Internet Control Message Protocol) → 네트워크 오류 메시지 전달 (ex: Ping)
• ARP (Address Resolution Protocol) → IP 주소 ↔ MAC 주소 변환
• OSPF, RIP, BGP → 라우팅 프로토콜 (경로 설정)

💡 IP 주소와 MAC 주소 차이

• IP 주소: 네트워크에서 장치를 식별하는 논리적 주소 (변경 가능)
• MAC 주소: 네트워크 카드에 내장된 고유 주소 (변경 불가)

네트워크 액세스 계층 (Network Access Layer)

🔹 역할

• 하드웨어와 네트워크의 물리적 연결 관리
• OSI 모델의 2계층(데이터 링크 계층) + 1계층(물리 계층) 기능을 포함
• 실제 신호(전기, 무선, 광신호)를 사용하여 데이터를 전송

🔹 대표 프로토콜

• Ethernet (이더넷) → 유선 네트워크 표준
• Wi-Fi (무선 LAN) → 무선 네트워크 표준
• PPP (Point-to-Point Protocol) → 인터넷 접속용 프로토콜
• MAC (Media Access Control) → 네트워크 장치의 고유 식별 주소
• ARP (Address Resolution Protocol) → IP ↔ MAC 주소 변환

7계층? 4계층?

TCP/IP에서는 5, 6, 7계층을 4계층 하나로 보고 있고, 1, 2계층을 1계층 하나로 보고 있습니다. 실제로는 사용되지 않는 7계층 분류는 왜 이론적으로 나눠서 표현할까요?

5, 6, 7 계층을 나눠서 설명하는 이유

5계층(세션), 6계층(표현), 7계층(응용)을 따로 분리한 이유는 데이터의 흐름을 더 세분화해서 관리하기 위해서입니다.

7계층 (응용 계층, Application)

• 사용자와 직접 연결되는 계층
• 웹 브라우저(HTTP), 이메일(SMTP), 파일 전송(FTP) 같은 응용 프로그램이 동작하는 영역
• TCP/IP에서는 4계층(응용 계층)에 포함됨
• 📌 예: 크롬 브라우저에서 HTTP 요청을 보냄 → 7계층에서 동작

6계층 (표현 계층, Presentation)

• 데이터 형식 변환 및 암호화
• 서로 다른 시스템 간 데이터 형식을 맞춰줌 (예: Windows ↔ Linux 간 텍스트 인코딩 차이)
• SSL/TLS 암호화가 여기에 해당
• TCP/IP에서는 따로 존재하지 않고 응용 계층(4계층)에 포함됨
• 📌 예: HTTPS에서 TLS 암호화 진행 → 6계층에서 동작

5계층 (세션 계층, Session)

• 연결(세션) 생성, 유지, 종료를 관리
• 예를 들어, 로그인한 상태를 유지하는 기능 (쿠키 & 세션)
• TCP/IP에서는 따로 존재하지 않고 응용 계층(4계층)에 포함됨
• 📌 예: 원격 데스크톱 연결(RDP) → 5계층에서 동작

💡 이렇게 나누는 이유?

• 5~7계층을 구분하면 프로토콜 설계와 문제 해결이 쉬워짐
• 예를 들어, “웹사이트가 안 뜬다”면 7계층(HTTP), 6계층(SSL), 5계층(세션 유지 문제) 중 어디에서 문제인지 찾기 쉬움
• 하지만 TCP/IP에서는 이런 구분이 없어 응용 계층에서 모든 걸 처리함

1, 2 계층을 나눠서 설명하는 이유

1계층(물리), 2계층(데이터 링크)을 따로 분리한 이유는 데이터를 전달하는 방식이 다르기 때문입니다.

2계층 (데이터 링크 계층, Data Link)

• MAC 주소를 기반으로 통신
• 스위치가 동작하는 영역
• 프레임 단위로 데이터 전송
• 오류 감지 및 수정 기능 (CRC 체크)
• 📌 예: 같은 네트워크에서 PC → 스위치 → 라우터로 이동하는 과정

1계층 (물리 계층, Physical)

• 전기 신호, 광신호, 무선 주파수 등으로 데이터를 전달
• 케이블, 와이파이, 광섬유 같은 하드웨어적인 요소
• 📌 예: 랜선, 와이파이 신호, 광케이블

💡 이렇게 나누는 이유?

• 물리적인 신호(1계층)와 논리적인 주소 체계(2계층)를 분리하면 네트워크 장비 설계가 쉬워짐
• 예를 들어, 와이파이(1계층)든 유선 LAN(1계층)이든 MAC 주소(2계층)만 맞추면 동일하게 동작 가능

결론: 왜 이렇게 나눴을까?

• 5, 6, 7 계층을 구분한 이유 → 응용 프로그램과 데이터 처리 방식이 다름 (세션 관리, 암호화, 데이터 표현 방식)
• 1, 2 계층을 구분한 이유 → 데이터 전송 방식이 다름 (물리적인 신호와 MAC 주소 기반 전송을 분리)