TCP/IP 4계층, OSI 7계층, 캡슐화와 비캡슐화, PDU의 상세 개념

TCP/IP 4계층과 OSI 7계층

TCP/IP 4계층 모델의 개념 및 특징

TCP/IP 4계층 모델의 개념

TCP/IP 모델은 인터넷 환경에서 통신이 이루어질 수 있도록 데이터를 주고받는 과정을 네 개의 계층으로 정의한 구조입니다. 인터넷에서 데이터를 정확히 전달하고 관리하기 위해 필요한 과정을 체계적으로 정리한 모델로, OSI 7계층보다 간소화된 형태로 실제 네트워크에서 폭넓게 활용됩니다.

• 애플리케이션 계층(Application Layer)
  사용자가 직접 이용하는 계층으로 HTTP, FTP, SMTP, DNS 등과 같은 프로토콜이 포함되어 있습니다. 실무에서는 웹 브라우징, 이메일 송수신, 파일 전송 서비스 등을 제공하는 계층입니다.
• 전송 계층(Transport Layer)
  데이터를 전송하기 위한 논리적인 연결을 수립하고, 오류를 관리하며 데이터 흐름을 제어하는 계층입니다. 대표적인 프로토콜로 TCP와 UDP가 있습니다. TCP는 신뢰성 있는 연결을 제공하며, UDP는 빠른 속도와 낮은 지연을 제공합니다.
• 인터넷 계층(Internet Layer)
  데이터를 목적지까지 정확히 전송하기 위해 경로 설정과 패킷 전송을 담당합니다. IP, ICMP, ARP 프로토콜을 사용하며, 라우터를 통해 데이터를 적절한 경로로 전달합니다.
• 네트워크 액세스 계층(Network Access Layer)
  물리적 네트워크를 통해 데이터가 전송되는 과정을 정의하는 계층으로, 실제로 물리적인 하드웨어(이더넷, Wi-Fi 등)에서 데이터를 주고받는 과정을 다룹니다.

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OSI 7계층 모델의 개념 및 특징

OSI 7계층 모델의 개념

OSI(Open Systems Interconnection) 모델은 네트워크 통신을 7개의 계층으로 나누어 각 계층이 독립적으로 동작하도록 설계된 표준입니다. 네트워크 통신의 표준화와 이론적 이해를 위해 사용됩니다.

• 7계층 - 애플리케이션 계층(Application Layer)
  사용자가 사용하는 응용프로그램과 네트워크 서비스가 직접 상호작용하는 계층입니다(HTTP, FTP).
• 6계층 - 표현 계층(Presentation Layer)
  데이터 형식 변환, 압축, 암호화를 담당하며, 다양한 시스템 간 데이터 표현 방식을 통일합니다(SSL/TLS).
• 5계층 - 세션 계층(Session Layer)
  통신 세션의 생성, 유지, 종료 및 관리 역할을 수행합니다.
• 4계층 - 전송 계층(Transport Layer)
  데이터 전송의 신뢰성과 흐름 제어, 오류 복구 등을 제공합니다(TCP/UDP).
• 3계층 - 네트워크 계층(Network Layer)
  데이터를 목적지까지 전달하기 위한 경로 설정 및 주소 지정을 담당합니다(IP 프로토콜).
• 2계층 - 데이터 링크 계층(Data Link Layer)
  물리적인 링크를 통해 데이터를 신뢰성 있게 전송하는 역할을 담당하며 MAC 주소를 사용합니다.
• 1계층 - 물리 계층(Physical Layer)
  실제 네트워크 장치 간의 전기적 신호 전송을 관리합니다.

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캡슐화와 비캡슐화의 개념과 과정

캡슐화(Encapsulation)의 개념 및 과정

캡슐화는 데이터를 전송하기 위해 각 계층에서 필요한 헤더(Header) 정보를 추가하여 데이터를 감싸는 과정입니다. 상위 계층의 데이터가 하위 계층으로 내려가면서 각 계층별로 데이터를 추가적으로 포장하는 형태로 진행됩니다.

• 캡슐화 과정 (상위 → 하위)
  애플리케이션 계층에서 생성된 데이터 → 전송 계층에서 세그먼트(Segment)로 캡슐화 → 네트워크 계층에서 패킷(Packet)으로 캡슐화 → 데이터 링크 계층에서 프레임(Frame)으로 캡슐화 → 물리 계층을 통해 전송

비캡슐화(Decapsulation)의 개념 및 과정

비캡슐화는 수신 측에서 데이터를 수신한 후 하위 계층에서 상위 계층으로 전달하면서 헤더 정보를 제거하고 원본 데이터를 복원하는 과정입니다.

• 비캡슐화 과정 (하위 → 상위)
  물리 계층에서 받은 신호 → 데이터 링크 계층에서 프레임 헤더 제거 → 네트워크 계층에서 패킷 헤더 제거 → 전송 계층에서 세그먼트 헤더 제거 → 애플리케이션 계층에서 원본 데이터 획득

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PDU(Protocol Data Unit)의 개념과 활용

PDU의 개념

PDU(Protocol Data Unit)는 각 계층에서 사용되는 데이터의 단위를 의미합니다. 계층별로 사용하는 용어가 다릅니다.

• 애플리케이션/표현/세션 계층: Data(데이터)
• 전송 계층: Segment(세그먼트)
• 네트워크 계층: Packet(패킷)
• 데이터 링크 계층: Frame(프레임)
• 물리 계층: Bit(비트)

실무에서의 PDU 활용

네트워크 엔지니어는 문제 진단 시 각 계층별 PDU를 분석하여 데이터 전송 과정을 면밀히 모니터링하고, 장애 발생 위치와 원인을 정확히 진단할 수 있습니다.

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예상 면접 질문 및 모범 답변

Q1. OSI 7계층과 TCP/IP 모델의 가장 큰 차이는 무엇인가요?

• OSI 모델은 이론적으로 네트워크 구조를 명확히 이해하기 위해 만들어진 반면, TCP/IP는 실제 인터넷 환경에 적합하게 간소화된 실용적인 구조입니다.

Q2. 캡슐화와 비캡슐화가 필요한 이유는 무엇인가요?

• 데이터를 목적지까지 정확히 전달하기 위해 각 계층별로 적절한 정보(주소, 포트번호 등)를 추가하거나 해석하기 위해 필요합니다.