OSI 참조 모델: 네트워크 통신의 기본 구조 완벽 해설
🔹 OSI 참조 모델이란?
1. OSI(Open Systems Interconnection) 참조 모델의 정의
OSI 참조 모델(OSI Reference Model)은 네트워크 통신이 어떻게 이루어지는지를 계층별로 나누어 설명하는 표준 모델입니다.
ISO(국제표준화기구, International Organization for Standardization)가 정의한 이 모델은 이기종 시스템 간의 네트워크 통신을 원활하게 하기 위해 설계되었습니다.
✅ OSI 참조 모델의 주요 특징:
- 네트워크 통신을 7개 계층으로 분할하여 설명
- 각 계층은 독립적으로 동작하며, 특정 기능을 담당
- 다양한 프로토콜(TCP/IP, HTTP, FTP 등)과의 연계 가능
- 문제 발생 시 특정 계층에서 원인을 분석하여 네트워크 트러블슈팅 용이
📌 오늘날의 인터넷 프로토콜(TCP/IP)도 OSI 모델을 기반으로 설계됨
🔹 OSI 7계층 구조 및 역할
OSI 모델은 7개의 계층으로 구성되며, 각 계층은 특정한 네트워크 기능을 담당합니다.
| 계층 | 계층 이름 | 주요 역할 | 프로토콜 및 장비 예시 |
|---|---|---|---|
| 7계층 | 응용 계층 (Application Layer) | 사용자와 직접 상호 작용, 네트워크 서비스 제공 | HTTP, FTP, SMTP, DNS |
| 6계층 | 표현 계층 (Presentation Layer) | 데이터 인코딩, 암호화, 압축 | SSL/TLS, JPEG, MP3 |
| 5계층 | 세션 계층 (Session Layer) | 세션 관리, 연결 유지 | NetBIOS, RPC |
| 4계층 | 전송 계층 (Transport Layer) | 신뢰성 있는 데이터 전송, 흐름 제어 | TCP, UDP |
| 3계층 | 네트워크 계층 (Network Layer) | IP 주소 지정, 경로 설정 | IP, ICMP, ARP, 라우터 |
| 2계층 | 데이터 링크 계층 (Data Link Layer) | MAC 주소 기반 데이터 전송, 오류 감지 및 수정 | 이더넷, 스위치, PPP |
| 1계층 | 물리 계층 (Physical Layer) | 물리적 매체를 통한 신호 전송 | UTP 케이블, 광케이블, 허브 |
📌 OSI 모델은 상위 계층(75)은 소프트웨어 중심, 하위 계층(41)은 하드웨어 중심으로 구성됨
🔹 OSI 7계층 상세 분석
✅ 1. 물리 계층(Physical Layer) - 1계층
✅ 데이터를 실제 신호(전기, 광, 무선 등)로 변환하여 전송
✔️ 주요 역할:
- 전기적, 기계적, 기능적 인터페이스 정의
- 비트 스트림 전송 (0과 1의 신호)
✔️ 대표적인 장비 및 기술:
- UTP 케이블, 광케이블, 허브, 리피터, 모뎀
📌 문제 발생 예시: 케이블이 손상되었거나, 허브 고장으로 인해 데이터가 전송되지 않음
✅ 2. 데이터 링크 계층(Data Link Layer) - 2계층
✅ MAC 주소를 사용하여 같은 네트워크 내에서 데이터 전송
✔️ 주요 역할:
- 오류 검출 및 수정 (CRC, Parity Check)
- 프레임(Frame) 단위 데이터 전송
- 흐름 제어
✔️ 대표적인 장비 및 프로토콜:
- 이더넷(Ethernet), MAC 주소
- 스위치(Switch), 브리지(Bridge), PPP(Point-to-Point Protocol)
📌 문제 발생 예시: 같은 네트워크에 있는 장비끼리 통신이 되지 않는 경우, 스위치 문제 가능성 있음
✅ 3. 네트워크 계층(Network Layer) - 3계층
✅ IP 주소를 기반으로 데이터를 목적지까지 전달
✔️ 주요 역할:
- 라우팅(Routing) 및 네트워크 주소 지정
- 패킷(Packet) 전송
✔️ 대표적인 프로토콜 및 장비:
- IP(IPv4, IPv6), ICMP, ARP
- 라우터(Router), L3 스위치
📌 문제 발생 예시: 다른 네트워크로의 연결이 되지 않는다면, 라우터 설정 문제 가능성 있음
✅ 4. 전송 계층(Transport Layer) - 4계층
✅ 데이터를 신뢰성 있게 전송(오류 검사, 흐름 제어 포함)
✔️ 주요 역할:
- TCP: 신뢰성 있는 연결형 통신 (예: 파일 전송, 웹 브라우징)
- UDP: 빠른 비연결형 통신 (예: 스트리밍, VoIP)
✔️ 대표적인 프로토콜:
- TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protocol)
📌 문제 발생 예시: 특정 웹사이트 접속 속도가 느려지는 경우, TCP 패킷 손실 문제 가능성 있음
✅ 5. 세션 계층(Session Layer) - 5계층
✅ 네트워크 연결을 설정하고 유지, 종료하는 역할
✔️ 주요 역할:
- 연결 세션 관리 및 동기화
- NetBIOS, RPC(Remote Procedure Call) 활용
📌 문제 발생 예시: 원격 서버 연결이 끊어지는 경우, 세션 관리 문제 가능성 있음
✅ 6. 표현 계층(Presentation Layer) - 6계층
✅ 데이터 암호화, 압축, 변환을 수행
✔️ 주요 역할:
- 데이터 형식 변환 (예: ASCII ↔ EBCDIC)
- 데이터 암호화(SSL/TLS)
📌 문제 발생 예시: 웹사이트 HTTPS 오류 발생 시 SSL/TLS 문제 가능성 있음
✅ 7. 응용 계층(Application Layer) - 7계층
✅ 사용자가 직접 접근하는 네트워크 서비스 제공
✔️ 대표적인 프로토콜:
- HTTP, HTTPS (웹 브라우징)
- FTP (파일 전송)
- SMTP, IMAP, POP3 (이메일)
📌 문제 발생 예시: 웹사이트 접속이 불가능한 경우, HTTP/TCP 연결 확인 필요
📌 결론
✅ OSI 참조 모델은 네트워크 통신을 7계층으로 나누어 설명하는 표준 모델이다.
✅ 각 계층은 독립적으로 동작하며, 특정한 역할을 수행한다.
✅ 문제 해결(트러블슈팅) 시 계층별로 분석하면 원인을 빠르게 찾을 수 있다.
✅ 오늘날의 TCP/IP 네트워크 구조도 OSI 모델을 기반으로 설계되었다.