OSI 7계층 정리

 

 

1. 개요

OSI(Open Systems Interconnection) 7계층 모델은 네트워크 통신 과정을 7단계로 나눈 국제 표준 구조

각 계층은 특정 기능을 담당.

하위 계층의 서비스를 이용하고 상위 계층에 서비스를 제공.
데이터의 흐름을 단계별로 분리함으로써 통신 구조를 체계적으로 이해하고 문제를 분석하기 쉽게 만듬

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2. OSI 7계층 구조

계층	이름	주요 기능	대표 프로토콜
7	응용 (Application)	사용자에게 네트워크 서비스를 제공	HTTP, FTP, SMTP, DNS
6	표현 (Presentation)	데이터의 표현 형식 변환, 암호화, 압축	JPEG, MPEG, SSL
5	세션 (Session)	연결 설정, 유지, 종료 및 동기화	NetBIOS, RPC
4	전송 (Transport)	데이터 분할 및 재조립, 전송 제어	TCP, UDP
3	네트워크 (Network)	라우팅, 논리 주소(IP) 관리	IP, ICMP
2	데이터 링크 (Data Link)	프레임 단위 전송, 오류 검출 및 흐름 제어	Ethernet, MAC
1	물리 (Physical)	실제 비트 신호 전송, 하드웨어 전송 매체	케이블, 허브

기억법: 피(1)데(2)네(3)전(4)세(5)표(6)응(7)
아래에서 위로 올라갈수록 사용자에 가까운 계층

 

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3. 데이터 흐름 과정

사용자가 웹사이트에 접속할 때 데이터는 다음 순서로 흐름.

1. 응용 계층: 브라우저가 HTTP 요청 생성
2. 전송 계층: TCP를 이용해 데이터를 세그먼트 단위로 분할
3. 네트워크 계층: IP 주소를 사용해 목적지로 경로 지정
4. 데이터 링크 계층: MAC 주소 기반 프레임 전송
5. 물리 계층: 전기 신호 형태로 실제 전송

수신 측에서는 반대 방향(1 → 7)으로 처리

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4. TCP/IP 4계층과의 비교

구분	OSI 7계층	TCP/IP 4계층	설명
상위	응용(7), 표현(6), 세션(5)	Application	응용 관련 기능 통합
중간	전송(4)	Transport	TCP, UDP
하위	네트워크(3)	Internet	IP, ICMP
물리	데이터 링크(2), 물리(1)	Network Access	실제 전송 매체

OSI는 개념적 모델이며, 실제 인터넷 통신은 TCP/IP 구조 기반으로 동작

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5. 계층별 핵심 포인트

 

① 물리 계층 (Physical Layer)

항목	내용
역할	0과 1의 비트 신호를 실제 전기적·광학적 형태로 변환하여 전송. 하드웨어 전송 매체를 담당
데이터 단위	비트(Bit)
대표 장비	허브(Hub), 리피터(Repeater), 케이블(UTP, 광케이블 등)
주요 기능	전송 매체 선택, 전압 레벨 정의, 신호 인코딩, 동기화
오류 유형	케이블 손상, 단선, 커넥터 접촉 불량, 신호 감쇠 등

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② 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

항목	내용
역할	네트워크 상의 인접 노드 간 데이터 전송을 담당. 오류 검출 및 재전송, 흐름 제어 수행.
데이터 단위	프레임(Frame)
대표 장비	스위치(Switch), 브리지(Bridge), 네트워크 인터페이스 카드(NIC)
주요 프로토콜	Ethernet(IEEE 802.3), PPP, HDLC, ARP
기능 요약	MAC 주소 기반 전송, 프레임 구성, CRC 오류 검출, 흐름 제어(Stop-and-Wait, Sliding Window 등)
오류 유형	충돌(Collision), CRC 오류, 프레임 손실

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③ 네트워크 계층 (Network Layer)

항목	내용
역할	송신지에서 수신지까지 데이터의 논리적 경로(라우팅)를 결정. 패킷의 주소 지정과 전달 담당.
데이터 단위	패킷(Packet)
대표 장비	라우터(Router), L3 스위치
주요 프로토콜	IP(패킷 주소 지정 및 라우팅), ICMP(오류 보고 및 진단), ARP(IP ↔ MAC 주소 변환), RIP(거리 벡터 기반 라우팅), OSPF(링크 상태 기반 라우팅), BGP(자율 시스템 간 경로 제어)
기능 요약	IP 주소 지정, 라우팅, 혼잡 제어, 경로 최적화
오류 유형	IP 충돌, 라우팅 루프, TTL 만료

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④ 전송 계층 (Transport Layer)

항목	내용
역할	종단 간(end-to-end) 데이터 전송의 신뢰성과 효율성을 보장. 세그먼트 단위로 데이터를 분할 및 재조립.
데이터 단위	세그먼트(Segment)
대표 프로토콜	TCP, UDP
기능 요약	포트 번호 관리, 흐름 제어, 오류 제어, 연결 설정(TCP 3-way handshake)
오류 유형	패킷 손실, 순서 뒤바뀜, 연결 실패

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⑤ 세션 계층 (Session Layer)

항목	내용
역할	통신 세션의 생성·유지·종료를 관리. 데이터 교환의 동기화(Synchronization) 제공.
데이터 단위	데이터(Data)
주요 프로토콜	NetBIOS, RPC(Remote Procedure Call), PPTP
기능 요약	세션 관리, 체크포인트 설정, 복구 기능 제공
예시	원격 로그인(SSH) 중 연결이 끊겼을 때 재개 기능

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⑥ 표현 계층 (Presentation Layer)

항목	내용
역할	데이터의 형식을 변환하여 서로 다른 시스템 간 호환성을 보장. 암호화·압축 수행.
데이터 단위	데이터(Data)
주요 프로토콜 / 포맷	SSL/TLS, JPEG, MPEG, ASCII, JSON
기능 요약	데이터 인코딩/디코딩, 암호화/복호화, 압축/해제
예시	웹 브라우저에서 HTTPS(SSL 암호화) 통신 시 데이터 암호화 수행

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⑦ 응용 계층 (Application Layer)

항목	내용
역할	사용자가 직접 이용하는 애플리케이션 서비스 제공.
데이터 단위	데이터(Data)
대표 프로토콜	HTTP(웹 문서 전송), HTTPS(보안 웹 통신), FTP(파일 전송), SMTP(이메일 발신), POP3(이메일 수신), DNS(도메인 이름 → IP 주소 변환)
기능 요약	사용자 요청 처리, 데이터 전송 인터페이스 제공
예시	웹 브라우저, 이메일 클라이언트, 파일 전송 등