OSI 7계층 중 전송 계층(Transport Layer) 완벽 이해하기

인터넷과 네트워크 통신이 원활하게 이루어지려면 데이터를 안전하고 신뢰성 있게 전달하는 계층이 필요합니다. OSI(Open Systems Interconnection) 7계층 모델에서 “전송 계층(Transport Layer)”은 데이터의 신뢰성과 정확성을 보장하는 중요한 역할을 합니다. 이번 글에서는 전송 계층의 개념, 주요 기능, 대표적인 프로토콜, 그리고 실생활 적용 사례를 심층적으로 다뤄보겠습니다.

Table of Contents

전송 계층(Transport Layer)이란?

전송 계층은 OSI 7계층 모델에서 4번째 계층에 해당하며, 네트워크 계층(Network Layer)과 세션 계층(Session Layer) 사이에서 작동합니다. 이 계층의 핵심 역할은 데이터가 송신지에서 수신지까지 안정적이고 효율적으로 전달되도록 관리하는 것입니다.

즉, 전송 계층은 데이터 전송 방식(연결 지향 또는 비연결 지향)을 결정하고, 오류 검출 및 복구, 흐름 제어 등을 수행하여 안정적인 통신을 보장합니다.

전송 계층의 주요 기능

연결 지향 및 비연결 지향 통신 지원

연결 지향(Connnection-Oriented) 통신: 데이터 전송 전에 송신자와 수신자 간의 연결을 설정하고 데이터를 신뢰성 있게 전송(TCP 기반)
비연결 지향(Connectionless) 통신: 사전 연결 없이 데이터를 전송하며 속도가 빠르지만 신뢰성이 낮음(UDP 기반)

신뢰성 보장 (Reliable Transmission)

오류 검출 및 복구 기능을 통해 데이터의 무결성을 보장
데이터 패킷이 손실될 경우 재전송 수행
패킷이 순서대로 전달될 수 있도록 조정

흐름 제어 (Flow Control)

송신자의 데이터 전송 속도를 조정하여 수신자가 처리할 수 있는 양만큼만 전송
예: TCP 윈도우 크기(Window Size) 조정을 통해 네트워크 혼잡을 방지

다중화 (Multiplexing)

여러 응용 프로그램이 동시에 네트워크를 사용할 수 있도록 포트 번호(Port Number)를 사용하여 트래픽을 구분
예: 웹 브라우징(HTTP: 80)과 이메일(SMTP: 25)이 같은 네트워크에서 동시에 작동 가능

오류 검출 및 수정 (Error Detection & Correction)

데이터 전송 중 오류가 발생하면 이를 감지하고, 필요하면 재전송 수행
TCP는 오류가 발생한 데이터 패킷을 자동으로 재전송하는 기능 제공

전송 계층의 대표적인 프로토콜

TCP (Transmission Control Protocol)

연결 지향 프로토콜로, 데이터의 신뢰성을 보장
데이터가 올바르게 전달되었는지 확인하며, 손실된 패킷은 재전송
예: 웹 브라우징, 이메일, 파일 다운로드 등에 사용

UDP (User Datagram Protocol)

비연결 지향 프로토콜로, 빠른 데이터 전송을 제공하지만 신뢰성이 낮음
오류 검출 기능은 있지만 데이터 재전송 기능이 없음
예: 온라인 게임, 실시간 스트리밍, VoIP(인터넷 전화) 등에 사용

SCTP (Stream Control Transmission Protocol)

TCP와 UDP의 장점을 결합한 프로토콜
다중 스트림을 지원하여 데이터 손실이 발생하더라도 전체 연결이 중단되지 않음
예: IP 전화 및 일부 미디어 스트리밍 애플리케이션

QUIC (Quick UDP Internet Connections)

UDP 기반의 최신 프로토콜로, TCP보다 빠른 연결 설정 및 보안 강화
예: Google Chrome, YouTube, HTTP/3에서 사용됨

전송 계층과 다른 계층과의 관계

전송 계층은 OSI 모델의 다른 계층과 협력하여 작동합니다.

세션 계층(Session Layer): 클라이언트와 서버 간의 연결을 설정하고 관리하는 역할을 하며, 전송 계층이 제공하는 신뢰성 있는 데이터 전송을 활용함
네트워크 계층(Network Layer): 데이터를 목적지까지 전달하는 역할을 하며, 전송 계층이 제공하는 데이터 패킷을 올바른 경로로 전송함

즉, 전송 계층은 네트워크 계층에서 전달하는 데이터 패킷이 올바르게 전송될 수 있도록 보장하고, 세션 계층과 협력하여 신뢰성 있는 연결을 유지합니다.

실생활 속 전송 계층의 예시

웹 브라우징 (HTTP/TCP 기반): 웹사이트를 방문할 때 브라우저는 TCP를 사용하여 서버와 신뢰성 있는 연결을 설정
온라인 게임 (UDP 기반): 빠른 응답이 중요한 온라인 게임에서는 UDP를 사용하여 실시간 데이터 전송
파일 다운로드 (TCP 기반): 대용량 파일 전송 시 데이터가 손실 없이 정확하게 전달되도록 TCP 사용
실시간 스트리밍 (UDP/QUIC 기반): 유튜브, 넷플릭스 등의 동영상 스트리밍에서는 빠른 전송 속도를 위해 UDP 또는 QUIC 활용

결론

전송 계층(Transport Layer)은 OSI 7계층에서 데이터 전송의 신뢰성을 보장하는 핵심적인 역할을 합니다. TCP와 UDP 같은 프로토콜을 통해 다양한 네트워크 환경에서 안정적인 데이터 교환을 지원하며, 신뢰성, 속도, 오류 검출 및 복구 기능을 제공합니다.

오늘날 인터넷 서비스(웹, 게임, 스트리밍, VoIP 등)에서 전송 계층이 어떻게 작동하는지 이해하면, 네트워크 성능을 최적화하고 효과적인 데이터 전송 방법을 선택하는 데 도움이 됩니다.

OSI 계층 7계층? 4계층?