주니어 때는 네트워크가 워낙 잘 추상화되어 있다 보니, 로우 레벨까지 깊게 고민하지 않아도 API 엔드포인트를 수정하거나 생성하는 선에서 해결되는 경우가 많습니다.
하지만 개발자로서 성장하며 대용량 트래픽 처리, 시스템 아키텍처 설계, 버그 트러블슈팅을 마주하게 되면 이야기가 달라집니다. 결국 효율적인 시스템을 설계하기 위해서는 현대 네트워크의 동작 원리를 깊게 이해하고, 이를 바탕으로 설계하는 능력이 필요하죠. 그래서 이번 포스트에서는 OSI 7계층과 TCP/IP 4계층을 간략하게 알아보는 시간을 가져볼까 합니다.
OSI 7계층
국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로서, 네트워크 프로토콜과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것입니다. OSI 계층은 7개의 계층으로 이루어져있고, 각 층마다 역할이 다른데요. 그 역할들은 아래 표와 같습니다.
| 계층 이름 | 설명 |
| 애플리케이션 계층 (L7) | 사용자가 사용하는 웹 브라우저 같은 소프트웨어에 프로토콜(e.g. HTTP) 형태의 네트워크 서비스를 제공하는 최상위 인터페이스 계층입니다. |
| 프레젠테이션 계층 (L6) | 서로 다른 시스템이 데이터를 이해할 수 있도록 확장자 변환, 인코딩/디코딩, 암호화, 압축 등을 통해 데이터의 형식을 표준화하는 계층입니다. |
| 세션 계층 (L5) | 양 끝단의 애플리케이션이 통신을 시작/유지/마무리 등 연결(세션)의 대화 타이밍을 관리하는 계층입니다. |
| 전송 계층 (L4) | 포트(Port) 번호를 사용하여 End-to-End 사용자가 신뢰성 있는 데이터를 주고받을 수 있도록 연결을 관리하고 흐름 및 오류를 제어하는 계층입니다. |
| 네트워크 계층 (L3) | IP 주소를 사용해 데이터 패킷이 목적지까지 가장 빠르고 효율적으로 찾아갈 수 있도록 최적의 경로를 라우팅하는 계층입니다. |
| 테이터 링크 계층 (L2) | 물리적 장비 간의 안전한 데이터 전송을 위해 MAC 주소를 기반으로 에러를 검출하고 흐름을 제어하는 계층입니다. |
| 물리 계층 (L1) | 케이블이나 무선 매체를 통해 데이터를 전기적 신호 등으로 변환하여 물리적으로 전송하는 계층입니다. |
이렇게 역할에 따라 층을 분리함으로서, 프로그램에 문제가 생겼을 때 보다 더, 빨리 파악할 수 있습니다. 하지만 이 7계층은 표준(Standard)로서 사용될 뿐, 인터넷에서 범용적으로 사용되는건 TCP/IP 4계층입니다.
TCP/IP 4계층
TCP/IP 4계층도 OSI 7계층과 마찬가지로 네트워크 통신을 계층으로 나눈 모델입니다. 그렇다면 왜 이 모델이 표준인 OSI를 제치고 더 범용적으로 사용되는 걸까요? 가장 대표적인 이유는 TCP/IP가 시장에 '더 빨리' 나왔기 때문입니다. TCP/IP는 OSI보다 약 10년 앞서 개발되기 시작한 모델로, 후발 주자인 OSI가 국제 표준으로 논의되기 시작했을 때는 이미 전 세계 네트워크 시장을 장악하여 범용적으로 이용되고 있었습니다.
TCP/IP 4계층의 역할은 아래와 같습니다.
| 계층 이름 | 설명 |
| 애플리케이션 계층 | 사용자가 사용하는 소프트웨어(웹 브라우저 등)가 네트워크 서비스를 이용할 수 있도록 데이터 규격을 정의하는 최상위 계층입니다. |
| 전송 계층 | 프로세스 간 통신을 연결하고, 데이터를 안전하고 주고받을 수 있도록 흐름과 오류를 제어하는 계층입니다. |
| 인터넷 계층 | 패킷이라는 데이터 단위에 목적지 주소를 부여하고, 전 세계 네트워크 중 가장 효율적인 경로를 찾아 패킷을 이동시키는 계층입니다. |
| 링크 계층 aka 네트워크 접근 계층 | 랜선, 와이파이 같은 물리적인 전송 매체를 통해 인접한 하드웨어 장치 간에 링크를 맺고 데이터를 실제로 송수신하는 최하위 계층입니다. |
Data 전달하기: 캡슐화/역캡슐화
지금까지 OSI 모델과 TCP/IP 모델의 구조에 대해 알아보았습니다. 네트워크상에서 두 모델은 데이터를 캡슐화(Encapsulation)와 역캡슐화(Decapsulation) 과정을 거치며 전달됩니다.
- 캡슐화(Encapsulation): 캡슐화는 상위 계층에서 하위 계층으로 송신이 될 때 일어나는데요. 각 계층마다 헤더를 붙여서, 어디로 데이터를 보낼지, 다음 계층에게 전달합니다. 이 과정을 통해 하위 계층이 이해할 수 있는 PDU(Protocol Data Unit)으로 포장이 됩니다.
- 역캡슐화(Decapsulation):역캡슐화는 캡슐황와 반대로 하위 계층에서 상위 계층으로 수신 될 때 일어나는데요. 각 계층에 붙어있던 헤더를 해제하면서 마지막에는 헤더가 제거된 데이터를 전달합니다.
Reference
https://abangpa1ace.tistory.com/entry/Web-OSI-7%EA%B3%84%EC%B8%B5
[Web] OSI 7계층 vs TCP/IP 4계층
오늘 면접을 본 회사에서, 가장 기본적인 개념을 물어보았다. 웹페이지의 도메인을 엔터했을 때, 이것이 브라우저까지 보여지는 일련의 과정. 나는 브라우저 렌더링 절차에 관해서만 설명하였
abangpa1ace.tistory.com
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